Исследование пастеризованного молока жирностью 3,2% на соответствие ГОСТ

Введение

Организм человека нуждается в самых разнообразных продуктах питания, так как в основном именно из них он получает необходимые для жизнедеятельности питательные вещества: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли и пр., которые в процессе усвоения покрывают потребности организма в энергии и материалах для постройки тканей. Количество, качество, ассортимент потребляемых пищевых продуктов, своевременность и регулярность приема пищи решающим образом влияют на человеческую жизнь во всех ее проявлениях. Вот почему важно употреблять качественные продукты.
Молоко обладает множеством полезных свойств, содержит много питательных веществ. Однако при сдаче молока товаропроизводителям сдатчики могут добавить примеси для улучшения его характеристик, при упаковке товаропроизводители также могут произвести фальсификацию молока, отходя от технологии производства (ГОСТ). К примеру, добавление в молоко извести (известковая вода), поташа и соды может увеличить срок хранения молока, что очень выгодно при реализации молока в магазинах. Причиной этого является жажда наживы, тех, кто создает продукт. Мы видим на полках широкий ассортимент молока, когда приходим в магазин. Что выбрать? Этот вопрос актуален в связи с широким потреблением этого продукта.

Проблема: добавление в молоко примесей, нарушение технологии производства и процедуры отбора молока, делают полезный продукт бесполезным, а порой даже вредным для здоровья человека, из-за широкого ассортимента товара возникает вопрос выбора.

Объект исследования: образцы пастеризованного молока жирностью 3,2%.

Предмет: вкус, цвет, запах, консистенция, плотность молока, смачивание образцами молока, наличие примесей, процент разбавления водой. 

Гипотеза: различные образцы молока обладают различной плотностью, степенью смачивания, имеют примеси, разный процент разбавления водой, вкус, цвет, запах, разную консистенцию.

Цель: определить экспериментальным путем, какие образцы молока соответствуют требования ГОСТ с точки зрения физики.

Задачи для достижения поставленной цели: 
1. изучить материал по исследуемой теме;
2. провести эксперименты по определению плотности, органолептических показателей, степени смачивания образцов молока поверхности твердого тела, наличия примесей, по определению содержания или отсутствия воды;
3. провести анализ полученных данных и подвести итог.

Методы:
1. изучение и анализ литературы;
2. эксперимент;
3. метод фильтрования;
4. органолептический (сенсорный) метод исследования пищевых продуктов.
5. метод определения степени смачивания по краевому углу.
6. метод фотографирования;
7. метод обработки данных на компьютере;
8. анализ и синтез полученных данных;

В летний жаркий день все ищут спасения от жары, для меня этим спасением является стакан прохладного молока. Но в наше время содержать корову в личном подворье становится невыгодно – корм дорогой. Приходится употреблять молоко, купленное в магазине. Ассортимент молока в магазине широкий. Добавляя в него примеси, нарушая технологию производства и процедуру отбора молока, полезный продукт может стать бесполезным, а порой даже вредным для здоровья человека.

Молоко – очень полезный и вкусный продукт. Считается не напитком, а едой. Может употребляться для защиты организма от заболеваний, вывода вредных веществ. Также применяется как косметологическое средство против сухой кожи. В молоке содержатся питательные вещества, которые необходимы для того, чтобы организм развивался в полной мере. Молоко это ценный продукт, без которого человек не проживет и дня.

При изучении литературы по теме исследования и ГОСТ 13277-79 мы определили направленность наших экспериментов, подобрали физические методы исследования. Выполнив все эксперименты, сделали заключение на соответствие ГОСТ образцов пастеризованного молока жирностью 3,2%.
Проблему мы решили частично, так как происходило исследование трех образцов пастеризованного молока жирностью 3,2%. На полках магазинов нашего района на момент исследования были представлены три товаропроизводителя пастеризованного молока жирностью 3,2%. Результаты исследования могут быть использованы потребителями при выборе молока. Некоторые этапы исследования могут быть использованы на уроках физики. К примеру, эксперимент по определению плотности молока путем математических расчетов может быть использован на уроке физики в 7 классе по теме “Плотность вещества”.

Теоретические сведения

Что такое молоко. Виды молока

Молоко – секреторная жидкость, вырабатываемая молочными железами млекопитающих животных и человека в период лактации, физиологически предназначенная для питания новорожденных, и являющаяся необходимым продуктом питания. Согласно формуле сбалансированного питания, человек должен ежедневно потреблять молоко и молочные продукты.

В зависимости от степени и типа обработки различают следующие виды молока и молочных продуктов:
цельное молоко – молоко, составные части которого не подвергались воздействию посредством их регулирования, содержанием жира – 3.2% и 2.5%;
нормализованное молоко – молоко, значения массовой доли жира или белка, или сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) которого приведены в соответствие с нормами, установленными в нормативных или технических документах;
обезжиренное молоко – продукт, получаемый в результате отделения сливок из цельного молока в процессе сепарирования.

В зависимости от вида термической обработки различают следующие виды молока:
пастеризованное – молоко питьевое, подвергнутое термической обработке до температуры 60-70°С в целях соблюдения установленных требований к микробиологическим показателям безопасности;
ультрапастеризованное молоко – молоко, изготовленное путем нагревания жидкости до температуры 135–150°C и мгновенного охлаждения до 4–5°C.

Состав коровьего молока

В молоке содержится значительное количество незаменимых компонентов питания, которые не синтезируются системами организма. В него входит около 250 компонентов, и некоторые из них не встречаются больше ни в каких других продуктах. Благодаря такому разнообразному составу молоко защищает организм от неблагоприятных факторов среды, принимает участие в регулировании кислотно-щелочного равновесия, предотвращает развитие авитаминозов. Ингредиенты молочных продуктов способны блокировать и инактивировать в организме человека и животных токсические продукты полураспада, образующиеся в процессе обмена веществ, и выводить их из него. В молоке в легкоусвояемой форме содержатся все жизненно необходимые питательные вещества, обеспечивающие нормальное существование, рост и развитие организма. Коровье молоко состоит из белка, жиров, углеводов, воды, зольных веществ, органических кислот, минеральных элементов и витаминов. Оно содержит практически всю линейку витаминов группы В, витамины E, D, Н, аскорбиновую кислоту, бета-каротин, витамин PP, нуклеиновые кислоты, мононенасыщенные жирные кислоты, лактозу, незаменимые аминокислоты. Наиболее ценным из минеральных элементов состава является макроэлемент кальций.

Количество минеральных элементов и витаминов, а также процент жирности в составе молока может варьироваться в зависимости от времени года, условий содержания, здоровья и рациона коров, возраста и прочих факторов, а также от технологии переработки молока.

Физические свойства молока

К физическим свойствам молока относят цвет, запах, вкус, плотность, вязкость, поверхностное натяжение, точки кипения и замерзания.
Цвет доброкачественного молока – белый со слегка желтоватым оттенком. Даже небольшие изменения цвета указывают на ненормальность молока. Запах молока – приятный, специфический. Вкус молока – слегка сладковатый. Молоко должно быть без посторонних, не свойственных свежему молоку привкусов и запахов. Жир придает молоку нежность, белки и минеральные соли – полноту вкуса, молочный сахар – сладость, соли лимонной кислоты – приятный вкус. Консистенция молока – однородная.

Плотность молока зависит от его состава и колеблется от 1026 до 1032 кг/м³ при температуре 20°С. Средняя плотность натурального молока коров принята 1030 кг/м³, плотность белков равна 1391 кг/м³, молочного сахара – 1610 кг/м³, жира – 922 кг/м³, солей – 2857 кг/м³, обезжиренного молока – 1035 кг/м³. Чем больше в молоке содержится белков, сахара и минеральных веществ, тем выше его плотность. Плотность молока повышается при снятии сливок или прилитии обезжиренного молока к цельному, так как плотность обрата равна 1033–1035 кг/м³. Характерно, что с повышением содержания жира в молоке плотность его может не всегда понижаться. При разбавлении молока водой плотность уменьшается.

Температура кипения молока при давлении 760 мм ртутного столба равна 100,2–100,5°С. Нагревание молока влияет на его биологические и физико-химические свойства. Например, при сушке молока потери витамина В2 достигают 90 %, витамина С – 30%, витамина В1 – до 15 %. При 50–60°С на поверхности молока появляется пленка, состоящая в основном из белков и жиров, и начинают разрушаться некоторые ферменты.

Температура замерзания свежевыдоенного молока колеблется от -0,51 до -0,59 °С. Она снижается при заболеваниях коров и повышается при добавлении воды.

Чем и для чего фальсифицируют молочную продукцию

Молоко – это физиологическая жидкость, продукт лактации. В зимний период надои молока падают. И тогда под видом цельного или нормализованного молока может продаваться восстановленное обезжиренное сухое молоко с добавлением растительных жиров. Из восстановленного молока могут производиться другие молочные продукты: кефир, сметана, творог, сыр, по своей сути уже являющиеся молокосодержащими, а не молочными.

В целом, фальсифицированное молоко и жидкие кисломолочные продукты (кефир, ряженка) могут содержать:
- воду, как разбавляющий компонент (позволяет из более жирного молока сделать больший объем менее жирного и увеличить объемы продукции);
- растительные жиры (чаще всего пальмовое масло как одно из самых дешевых) для увеличения массовой доли жира;
- компоненты, снижающие кислотность (соду, сухую сыворотку);
- растительные белки и сухое молоко – для увеличения массовой доли белка;
- крахмал – для повышения содержания сухих веществ;
- синтезированную лактозу (молочный сахар);
- крахмал, известь, мел, сода и другое, это делают для лучшего сохранения молока от скисания.

Технология производства пастеризованного молока

Производство пастеризованного молока включает в себя следующие стадии:
1) приемку молока и оценку его качества;
2) очистку молока, охлаждение и резервирование;
3) нормализацию по содержанию жира;
4) подогрев и гомогенизацию, приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности);
5) пастеризацию молока;
6) охлаждение;
7) фасование в тару;
8) укупорку и маркировку тары;
9) складирование, хранение и транспортирование готовой продукции.

2.1.6. Физические методы борьбы с фальсификацией молока

Документом, в котором отображены физические показатели не фальсифицированного пастеризованного молока жирность 3,2%, является ГОСТ 13277-79.
При фальсификации молока возможны изменения органолептических показателей. Например, при разбавлении молока водой изменяется его натуральный цвет – оно становится прозрачнее. Замена жиров животного происхождения на растительные жиры влияет на вкус. Выявить этот факт можно с помощью органолептического (сенсорного) метода исследования пищевых продуктов.

Плотность молока зависит от его состава. При фальсификации состав молока может варьироваться, тем самым может уменьшаться плотность. Мы можем определить плотность молока с помощью ареометра или методом математического расчета по формуле для вычисления плотности вещества.

При сдаче молока товаропроизводителям, транспортировке, переработке неизбежен контакт с рабочей поверхностью. При этом возможно попадание механических примесей в молоко, ухудшение санитарно-гигиенического состояния. Методом фильтрования мы сможем определить степень чистоты молока.

Когда из молока получается водный молочный раствор, уменьшается концентрация питательных веществ, что есть не хорошо. Определить этот факт фальсификации мы сможем с помощью метода определения степени смачивания путем нахождения краевого угла, метода фотографирования, обработки данных на компьютере.

Добавление твердых примесей в молоко (известь, мел и пр.) помогает “продлить жизнь” молоку. Но употребление таких веществ в чистом виде может нанести вред здоровью человека.

Факт добавления твердых примесей в молоко мы можем определить путем наблюдения за местом контакта молока с поверхностью после полного высыхания (испарения) молока. Если в месте контакта имеются следы, то имеет место быть фальсификация молока.

Экспериментальная часть

Определение плотности молока, органолептических показателей, степени смачивания образцами молока, наличие примесей, сравнение образцов молока на процент разбавления водой.

Цель: путем проведения экспериментов определить, какие образцы пастеризованного молока жирностью 3,2% обладают плотностью, органолептическими показателями соответствий ГОСТ, хорошо смачивают поверхность твердого тела, не имеют примесей, имеют низкий процент содержания воды.

Оборудование и материалы: образцы пастеризованного молока жирностью 3,2%, фотоаппарат, 3 стакана, 6 пробирок, белый лист бумаги, ареометр с встроенным термометром, рычажные весы, набор противовесов, 3 емкости для жидкости, 3 воронки с сеткой, 4 ватных диска, мерная емкость, 3 стеклянные пластины, маркер черного цвета, 3 мензурки, 3 пипетки, картон черного цвета.

Опыт № 1. Органолептические показатели пастеризованного молока жирностью 3,2%.

В определении органолептических показателей принимало участие три человека, в таблицу записывалась информация, совпадающая как минимум от двух участников, так как восприятие запаха, вкуса и цвета индивидуально.

Описание опыта:
1) Определение цвета молока: налили в стакан 50-60 мл молока. Поднесли к стакану белый лист бумаги и сравнили образцы.
2) Определение консистенции молока: налили его в пробирку до середины объёма. Закрыли пробирку и слегка встряхнули её, чтобы намокли стенки. Дали молоку стечь в течение 1-2 минут.
3) Определение запаха молока: налили в пробирку молока чуть больше половины её объёма, закрыли пробкой. Затем энергично взболтали и понюхали молоко. Запах определяется многократными короткими вдыханиями.
4) Определение вкуса молока: налили в стакан 10-20 мл молока. Затем взяли глоток молока в рот, и держали его некоторое время. После каждой пробы молока прополоскали рот водой и между отдельными определениями делали небольшие перерывы (приложение № 1).

Результаты: образец № 1 по органолептическим показателям соответствует ГОСТ, образцы №2 и №3 не соответствуют.

Опыт № 2. Определение плотности образцов пастеризованного молока жирностью 3,2% с помощью ареометра.

От добавления воды плотность молока понижается, поэтому по изменению плотности можно установить степень его фальсификации. Чем меньше в молоке содержится белков, сахара и минеральных веществ, тем меньше его плотность.

Описание опыта:
1) Налили в мензурку 200 мл молока.
2) Опустили в мензурку с молоком ареометр.
3) Сняли показания с прибора.
4) Провели анализ полученных данных (приложение № 2).

Результаты: плотность всех образцов пастеризованного молока жирностью 3,2% соответствует ГОСТ.

Опыт № 3. Определение плотности образцов пастеризованного молока жирностью 3,2% методом математического расчета.

Описание опыта:
1) Уравновесили рычажные весы.
2) Определили массу емкости.
3) Налили в емкость 50 мл образца пастеризованного молока жирностью 3,2%.
4) Определили массу образца молока с емкостью.
5) Вычислили массу молока.
6) Вычислили по формуле плотность образца молока:
ρ=m/V, где m – масса, V – объём.
7) Провели анализ полученных данных (приложение № 3).

Результаты: плотность всех образцов пастеризованного молока жирностью 3,2% соответствует ГОСТ.

Опыт № 4. Определение степени чистоты молока.

В зависимости от количества механических примесей на фильтре молоко делят на три группы, согласно эталону.
1 группа – на фильтре отсутствуют частицы механических примесей.
2 группа – на фильтре имеются отдельные частицы.
3 группа – на фильтре заметен осадок мелких или крупных частиц (волоски, частицы сена, песка). Молоко третьей группы принимается по ГОСТу как не сортовое.
По этому методу судят о санитарно-гигиеническом состоянии молока.

Описание опыта:
1) На сетку воронки поместили ватный фильтр.
2) Молоко тщательно перемешали.
3) Мерной кружкой отобрали 250 мл молока и пропустили через приготовленный фильтр.
4) По окончании фильтрования, фильтр поместили на бумагу и просушили на воздухе в течение суток, предохраняя от попадания пыли.
5) Повторили шаги 1-4 для остальных двух образцов.
6) Сфотографировали три использованных фильтра с эталонным.
7) Провели анализ полученных данных (приложение № 4).

Результаты: показатель степени чистоты по эталону соответствует ГОСТ у всех образцов пастеризованного молока жирностью 3,2%.

Опыт № 5. Определение краевого угла смачивания образцами пастеризованного молока жирностью 3,2%.

Критерий отбора: молоко с примесью воды не образует выпуклой капли на поверхности твердого тела (имеет малый краевой угол).

Описание опыта:
1) Взяли пипетку, набрали образец молока и капнули на стеклянную пластину.
2) Сфотографировали пластину.
3) Шаги 1-2 повторили 2 раза для различных образцов молока.
4) Полученные фотографии обработали в программе Adobe Photoshop. Определили краевой угол.
5) Сделали выводы на основе полученных данных (приложение № 5).

Результаты: образец №3 разбавлен водой меньше, а образец №1 больше, чем другие образцы.

Опыт № 6. Определение наличия твердых примесей в образцах пастеризованного молока жирностью 3,2 % методом наблюдения за местом контакта молока с поверхностью после полного испарения.

Критерий отбора: если в молоке есть твердые примеси (мука, мел, поташ и др.), то на поверхности после испарения останутся следы.

Описание опыта:
1) Взяли пипетку, набрали образец молока и капнули на темный картон.
2) Повторили шаг 1 для остальных двух образцов.
3) Подождали, пока молоко полностью не испарится с поверхности.
4) Сфотографировали поверхность. Провели осмотр поверхности.
5) Сделали выводы на основе полученных данных (приложение № 6).

Результаты: образец № 1 не имеет твердых примесей, образцы №2 и №3 имеют.

Заключение

Нами был изучен материал по теме исследования. Были проведены эксперименты по определению плотности, органолептических показателей, степени смачивания, наличия примесей, содержания воды в сравнении образцов. Данные, полученные в ходе экспериментов, занесены в таблицы, подведены результаты экспериментов. Цель, поставленная, нами, выполнена полностью. Выдвинутая гипотеза подтвердилась. Сделали итоговую таблицу наших результатов (Приложение № 7 ).

Проанализировав результаты всех экспериментов, можно сделать следующие выводы:

1) Образец № 1 соответствует всем физическим показателям ГОСТ, но разбавлен водой больше, чем остальные образцы. Возможно, хорошее молоко превратили в водный молочный раствор. Для подтверждения этого факта нужны знания в области химии.
2) Образец № 2 имеет горьковатый вкус и неприятный запах, в нем присутствуют твердые примеси (мука, мел, поташ и др.). Употребление этих веществ в чистом виде, может принести серьезный вред здоровью.
3) Образец № 3 имеет горький, неприятный вкус, ярко выраженный запах ванили, низкий процент разбавления водой, чем остальные образцы. В нем присутствуют примеси (мука, мел, поташ и др.). Употребление этих веществ в чистом виде, может принести серьезный вред здоровью.

С точки зрения физики мы рекомендуем употреблять в пищу молоко образец №1.

Результаты исследования могут быть использованы потребителями при выборе пастеризованного молока жирностью 3,2%. Некоторые этапы исследования могут быть использованы на уроках физики. К примеру, эксперимент по определению плотности молока путем математических расчетов может быть использован на уроке физики в 7 классе по теме “Плотность вещества”. Наши сверстники осознают важность знаний полученных на уроке.

Исследование можно продолжить после изучения предмета химия.

Список используемой литературы

1. ГОСТ 13277-79 Молоко коровье пастеризованное. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)
2. ГОСТ 8218-89 «Молоко. Метод определения чистоты».
3. ГОСТ 3625 «Определение плотности».
4. Жумаев В. В., Б. Б. Горский, Физика в твоей жизни. учебник-М.:Просвещение, 2008 г.
5. Г. С. Ландсберга., Элементарный учебник физики: Учеб. пособие. В 3 т. / — 12-е изд. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001, Т.1, стр. 469,478.
6. Окорокова Ю.И., Еремин Ю.Н. Гигиена питания – 3-е изд. – М. Медицина, 1981
7. Прохоров А. М. , Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. М.: Советская энциклопедия.1988.
8. Пурышева Н.С., Физика: новый полный справочник для подготовки к ГИА: 9 класс. АСТ: Астрель, 2015, стр. 161-162.
9. Перышкин А.В., Физика 7 кл.:учебник – М.:Дрофа,2017.
10. Шляхтунов В.И. Скотоводство и технология производства молока и говядины. Изд. “Беларусь”, 2005, стр. 185,275.
11. Яворский Б. М., А. А. Пинский. Основы физики. т. 1.,  М.: Физматлит, 2003, стр. 420, 422.

Список источников информации

1. https://znaytovar.ru/s/Texnologicheskaya_liniya_proizvod25.html
2. https://studopedia.ru/5_117181_opredelenie-stepeni-razbavlennosti-moloka-vodoy.html
3. https://studopedia.su/16_75595_opredelenie-v-moloke-postoronnih-primesey-falsifikatsiya-moloka.html
4. http://www.300246.ru/sostav-i-svoistva-moloka.html
5. http://iessay.ru/ru/other/prirodovedenie/stati/tela-i-veshhestva/sposoby-razdeleniya-smesej-otstaivanie-filtrovanie-vyparivanie
6. http://chudoogorod.ru/produkty/organolepticheskij-sensornyj-metod-issledovaniya-pishhevyx-produktov.html
7. http://www.gigiena-saratov.ru/zdoroviy_obraz_zhizni/146002/

Приложение № 1

Проведение опыта № 1.

Приложение № 2

Проведение опыта № 2.

Приложение № 3

Проведение опыта № 3.

Приложение № 4

Проведение опыта № 4.

Приложение № 5

Проведение опыта № 5.

Приложение № 6

Проведение опыта № 6.

Приложение № 7

Таблица 8. Итоговые результаты

Авторы:
Щербанева Алёна
Вараксина Юния
обучающиеся 7 класса

Руководитель:
Николаев Виктор Валерьевич,
учитель физики

Муниципальная казенная общеобразовательная организация
“Серпомолотская средняя общеобразовательная школа”

п. Серп и Молот, 2018