СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ ЖИРА В МОЛОКЕ
METHOD FOR DETERMINING WEIGHT FRACTION OF FAT IN MILK

Настоящее изобретение относится к молочной промышленности, а именно, к области технического контроля, и может быть использовано для  определения массовой доли жира в молоке или в жидких продуктах на молочной основе прямым способом без гидролиза масла.
Известен способ быстрого определения содержания жира в коровьем молоке на основе метода диэлектрического спектра (CN106483166 от 2017-03-08).  Способ включает определение диэлектрических спектров (относительных спектров диэлектрической проницаемости и спектров коэффициента диэлектрических потерь) в определенном одном радиочастотном/ микроволновом диапазоне одной партии коровьего молока с использованием сетевого анализатора (или анализатора импеданса) и коаксиального зонда; извлечение из диэлектрических спектров характерных диэлектрических переменных, которые выражают содержание жира в молоке; затем на основе диэлектрических спектров во всем радиочастотном/микроволновом диапазоне или извлеченных характеристических диэлектрических переменных устанавливают линейные или нелинейные модели обнаружения содержания жира в молоке; модели проверяют и модель, для которой среднеквадратичная ошибка установленного прогнозирования минимальна, используется в качестве оптимальной модели для определения содержания жира в бычьем молоке. Затем измеряют диэлектрический спектр образца молока, содержание жира в котором неизвестно; числовые значения характеристических диэлектрических переменных подставляют в оптимальную модель, чтобы можно было рассчитать содержание жира в образце. Способ быстрого определения содержания жира в коровьем молоке на основе метода диэлектрического спектра имеет преимущества, заключающиеся в том, что обнаружение является удобным и быстрым, операция проста, точность высока, и может быть реализовано обнаружение в режиме онлайн и в режиме реального времени.
Известен способ определения содержания жира в молоке по национальному стандарту Российской Федерации ГОСТ – «Р ИСО 2446-2011 Молоко. Метод определения содержания жира».
Настоящий стандарт за основу использует метод Гербера - эмпирический метод, который дает значение содержания жира, выраженное или как массовая доля, или как массовая концентрация - в зависимости от вместимости используемой пипетки для молока - т.е. такое же значение, которое получено при использовании контрольного метода, указанного в ИСО 1211. Способ осуществляют путем отделения молочного жира в бутирометре с помощью центрифугирования после предварительного растворения белка серной кислотой, отделению способствует добавление небольшого количества изоамилового спирта. Градуировка бутирометра позволяет сразу же считывать показатель содержания жира. Метод применим для определения содержания жира в молоке, цельном или частично обезжиренном, сыром или пастеризованном.
Главным недостатком метода является длительность процесса и субъективная оценка результатов анализа (показание должны оценить не менее двух человек), а также трудностью собирания жиров для следующих анализов, например, для анализа состава триацилглицеринов или жирных кислот в молоке методом хроматографии.
Молочный жир в цельном молоке присутствует в форме глобул, которые окружены липопротеиновой мембраной. Молочный жир состоит на 99% из нейтральных липидов: среди них преобладающая группа триацилглицерины (триглицериды), диацилглицерины (1-2%) и очень небольшое количество моноацилглицеринов (<0,1%) вместе с некоторыми стеринами и свободными жирными кислотами. [Rolf Jost "Milk and Dairy Products" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002].
Известно, что есть способы для определения жира в молоке или молочных продуктах, которые заключаются в экстрагировании жиров тем или иным растворителем без проведения гидролиза до получения жирных кислот. Но и при этом необходимо предварительное освобождение жировых шариков от белковых веществ действием сильных кислот, щелочей или раствором натриевых солей.
Альтернатива способу экстракции жиров - удаление влаги в сырье.
Известен способ определения свободного жира в твердообразных продуктах на молочной основе [Патент на изобретение №2527675 С1, МПК G01N 33/06. Способ определения массовой доли свободного жира в твердообразных продуктах на молочной основе с применением вакуумной сушки/ Лепилкина О.В., Смыков И.Т. и др. - заявл. 03.09.2013, опубл. 10.09.2014, Бюл. №25] пробы продукта в бюксе высушивают в вакуумной камере до получения пористой капиллярной структуры, и пятикратно экстрагируют свободной жир в течение одного часа органическим растворителем, сливают экстракт свободного жира после каждой экстракции, выпаривают органический растворитель на водяной бане и определяют массовую долю свободного жира в продукте.
К недостаткам способа относятся:
- невозможность его применения для определения жира в молоке или жидких продуктах, имеющих более 50% влаги, поскольку при процессе высушивания сырья в вакуумной камере невозможно контролировать потери сырья, что приведет к неверным результатам.
Известен способ определения жира в молоке [Авт. свид. СССР №92701, Kл. 42l/5a. Способ весового определения содержания жира в молоке и других продуктах/ Андреевская Л.В., Мулярчук М.Д. - заявл. 04.9.1950]. Согласно этому способу к 5 мл молока добавляют 12-15 г безводного углекислого натрия, затем растирают до состояния сухого порошка и сухой порошок экстрагируют 50 мл бензина. Недостатком указанного способа является применение большого количества соды и трудность полной экстракции жира из образца, поскольку мелкие частицы соды остаются во взвешенном состоянии, и получается мутный, плохо фильтрующийся раствор.
1
1
2
2
1
1
Известен способ определения содержания жира в молоке, описанный в  патенте  CN107462490 от 2017-12-12. Способ  включает следующие этапы: выливают молоко с массой M грамм в емкость, добавляют аммиачную воду в объемном соотношении аммиачной воды и молока равном  (1:10) - (1:15), равномерно перемешивают, нагревают на водяной бане  в течение 2-10 минут до постоянной температуры 50-70°C, добавляют диэтиловый эфир в соотношении эфира к молоку (3:1) - (4:1), выполняя равномерное перемешивание, добавляют  петролейный эфир в объемном соотношении петролейного эфира и диэтилового эфира  1:1, затем выдерживают в течение 30-50 минут, пока надосадочная жидкость не осветлится. Из эфирного слоя объемом V миллилитров отбирают  объем эфирного слоя V миллилитров и помещают в колбу с массой Мграмм, сушат колбу при 100-105°C, взвешивают, и по полученной массе M грамм вычисляют процентное содержание жира в молоке по формуле (M-M)*V*100/M*V.
Задачей изобретения является расширение арсенала способов определения жира в молоке, а именно разработка способа для определения жира в молоке или жидких молочных продуктах с применением лиофильной сушки.
Технический результат заключается в решении поставленной задачи.
Способ определения массовой доли жира в молоке или в жидких продуктах на молочной основе, включающий экстракцию жира петролейным эфиром и расчет процентного содержания жира в молоке по формуле, в который внесены следующие новые признаки:
1
-  навеску молока массой «а» в бюксе массой М после выдержки в течение трех часов в морозильной камере подвергают лиофильной сушке при минус 40°С и 0,02 Bar в течение не менее 8 часов. При этом перед лиофильной сушкой для предотвращения потерь сырья бюкс с навеской молока желательно закрывать перфорированной пленкой с размером отверстий не более 0,5 мм, что позволит предотвратить потери навески и повысить точность определения массовой доли жира;
2
- после достижения бюксы с сухим остатком навески молока постоянной массы М,проводят при комнатной температуре экстракцию жиров, для чего помещают сухой остаток от навески молока в фарфоровую ступку, пятикратно заливают навеску петролейным эфиром порциями по 10 мл, тщательного растирают смесь фарфоровым пестиком, отстаивают и отделяют экстракт от осадка при помощи шприца;
3
,
4
3
- все 5 последовательно полученных экстрактов объединяют в одной колбе c массой М объемом 100 см удаляют петролейный эфир на вакуумном ротационном испарителе и определяют массу колбы с жиром М;
- массовую долю свободного жира и долю воды рассчитывают по формулам:
где
Ж
М - массовая доля жира в продукте, %;
В
М - массовая доля воды в продукте, %;
1
М – масса исходной бюксы, г;
2
М - масса бюксы с сухим остатком навески молока, г;
3
3
М -  массаколбы объемом 100 см, г;
4
М - масса колбы с жиром, г;
a – масса навески молока, г;
100 - коэффициент пересчета массовой доли жира на 100 г продукта.
Пример 1
Определение массовой доли жира в коровьем молоке.
3
1
Масса стеклянного бюкса объемом 40 см после взвешивания на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой составила М=40,1241 г.
Точная масса навески молока «а», помещенная в бюкс, составила 10,0930 г. Поместили бюкс в морозильную камеру на 3 часа. Бюкс закрыли перфорированной пленкой с размером  отверстий 0,5 мм и лиофильно сушили при минус 40°С и 0,02 Bar в течение 8 часов до получения постоянной массы.
2
Масса бюксы с высушенной пробой на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой составила М=41.3004 г.
3
3
Полностью сухой образец поместили в ступку, пятикратно провели экстракцию жиров в фарфоровой ступке при комнатной температуре путем добавления 10 мл петролейного эфира, каждый раз тщательно растирая фарфоровым пестиком, и после отстаивания экстракт отделяли от осадка при помощи шприца. Все 5 последовательно полученных экстрактов объединили в одной колбе объемом 100 см массой М = 37.3884г.
4
Масса колбы с экстрагированным жиром была определена гравиметрическим способом после отгонки растворителя из объединенного экстракта на вакуумном ротационном испарителе при температуре термостата 30°С и составила М=37.6501 г.
1
2
3
4
Определили массовую долю жира и воды, подставляя значения М, М, М, Ми «а» по  формулам:
Жирность коровьего молока составила 2.59 %.
Пример 2
Определение массовой доли жира в козьем молоке.
3
1
Масса стеклянного бюкса объемом 40 смпосле взвешивания на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой составила М=42.8126 г.
Точная масса навески молока «а», помещенная в бюкс, составила 11.3135 г. Бюкс закрыли перфорированной пленкой. Поместили бюкс в морозильную камеру на 3 часа, лиофильно сушили при минус 40°С и 0,02 Bar в течение 8 часов до получения постоянной массы.
2
Масса бюксы с высушенной пробой на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой составила М=44.6561 г
3
3
Полностью сухой образец поместили в ступку, пятикратно провели экстракцию жиров в фарфоровой ступке при комнатной температуре путем  добавления 10 мл петролейного эфира, каждый раз тщательно растирая фарфоровым пестиком, и после отстаивания экстракт отделяли от осадка при помощи шприца. Все 5 последовательно полученных экстрактов объединили в одной колбе объемом 100 см   массой М = 36.9842 г.
4
Масса колбы с экстрагированным жиром была определена гравиметрическим способом после отгонки растворителя из объединенного экстракта на вакуумном ротационном испарителе при температуре термостата 30°С и  составила М=37.7361 г.
1
2
3
4
Определили массовую долю жира и воды, подставляя значения М, М, М, М и «а»  по  формулам:
Жирность коровьего молока составила 6.65 %.
Пример 3
Аналогичный анализ провели с образцами некоторых производителей молока. Результаты исследований представлены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты определения массовой доли жира и воды в образцах молока
2
1
4
3
* масса сухого сырья = М-М (г) и ** масса жира = М – М (г).
Как видно из таблицы, способ обеспечивает достаточно высокую точность определения массовой доли жира в молоке, а следовательно, и в жидких продуктах на молочной основе прямым способом без гидролиза масла.