Svet fyziky Prečo je mlieko biele
Lisa Leander 24. 8. 2015
Ako vzniká typická farba mlieka? Bližší pohľad na komponenty poskytuje odpovede.
Mlieko je takmer deväťdesiat percent vody. Obsah tuku v kravskom mlieku je medzi tromi a šiestimi percentami, v závislosti od plemena kráv a od kŕmenia. Ak ich kúpite v supermarkete, obsah prírodného tuku sa zvyčajne zníži. Ďalšie zložky sú mliečny cukor a bielkoviny vrátane kazeínu, ktoré sa dajú spracovať na syr. Mlieko obsahuje tiež veľké množstvo ďalších látok vo veľmi malom množstve, napríklad horčík, vápnik a enzýmy.
Mnoho látok v mlieku z neho robí takzvaný polydisperzný systém. Disperzia pozostáva z média - v prípade mlieka je to voda - a ďalších látok, ktoré sa v médiu distribuujú. Väčšina mlieka sa nehovorí ako disperzia, ale skôr ako emulzia, to znamená zmes dvoch tekutín. Pretože tuk pláva vo forme malých kvapôčok v okolitej vode. Táto emulzia je veľmi nestabilná ihneď po dojení. Tuk sa rýchlo usadzuje, stúpa a na povrchu vytvára vrstvu krému.
Pred uvedením na trh je preto mlieko homogenizované: kvapalina je nastriekaná cez jemné trysky na kovovú dosku, ktorá rozdrví tukové kvapky - všetko zhruba na rovnakú veľkosť. S priemerom iba pár stoviek nanometrov sú kvapky v mlieku lepšie distribuované. Emulgátory, ktoré sú prírodnými zložkami mlieka, im okrem iného bránia v spätnom toku. Skladajú sa z molekúl, ktoré majú časť rozpustnú vo vode a tukoch. Uzatvárajú kvapôčky a oddeľujú tuk od okolitej vody.
Homogenizácia mlieka
Ak svetlo dopadne na kvapalinu, jej časť sa odráža na povrchu a zvyšok cez ňu preniká. Vďaka množstvu kvapiek tuku a ďalších látok plávajúcich v mlieku je svetlo silne rozptýlené. Preto je mlieko zakalené. Tento typ rozptylu, ktorý sa vyskytuje aj v iných emulziách a disperziách, vedci nazývajú Tyndallov efekt. Na druhej strane, ak do vody pridáte ďalšie látky - napríklad soľ -, kvapalina zostane číra. Pretože ióny soli sú oveľa menšie ako zložky mlieka a sú vo vode rovnomerne distribuované. Tak vznikne riešenie, v ktorom je svetlo ťažko rozptýlené.
Mlieko sa nám javí ako biele, pretože tukové kvapôčky v ňom nespočetnekrát odrážajú všetky vlnové dĺžky viditeľného svetla. A pretože slnečné svetlo alebo svetlo žiarovky pokrýva celé viditeľné farebné spektrum - od červenej cez žltú, zelenú a modrú až po fialovú, tieto farby sa zmiešajú a vytvárajú dojem bielej farby. Listy stromu naopak odrážajú hlavne zelené zložky, zatiaľ čo iné farby sú absorbované ich povrchom.
Zaujímavý efekt vznikne, keď do vysokého pohára s vodou dáte pár kvapiek mlieka, podržíte ho a zhora naň nasmerujete baterku. Ak sa pozriete bokom na lúč lúča baterky na skle, uvidíte modrastý trblietok, ak sa na to pozriete dole, zmes sa javí načervenalá. Dôvod: svetlo, ktoré úplne spadne cez sklo a na konci opäť vyjde, sa vydalo ďalšou cestou ako svetlo, ktoré svieti z boku.
Modré časti s krátkou vlnou sú na dlhej ceste rozptýlené silnejšie ako časti s červenou vlnou s dlhými vlnami. Z tohto dôvodu je modrá farba viditeľná v strede pohára, zatiaľ čo červené svetlo môže väčšinou preniknúť cez celú kvapalinu. Molekuly vzduchu rozptyľujú svetlo podobne, a preto sa obloha javí červená, keď ráno alebo večer dopadajú slnečné lúče šikmo cez atmosféru. V neriedenom mlieku však pláva toľko látok, že sa účinok eliminuje častým lomom svetla.