A fizika világa Miért tejfehér?
Lisa Leander 2015.08.24
Hogyan alakul ki a tej tipikus színe? Az összetevők alaposabb vizsgálata adja meg a választ.
A tej majdnem kilencven százaléka víz. A tehéntej zsírtartalma három és hat százalék között van, a tehén fajtájától és etetésétől függően. Ha a szupermarketben vásárolja meg őket, a természetes zsírtartalom általában csökken. Egyéb összetevők a tejcukor és a fehérjék, beleértve a kazeint, amelyet sajtokká lehet feldolgozni. A tej nagyon sok más anyagot is tartalmaz nagyon kis arányban, például magnéziumot, kalciumot és enzimeket.
A tejben található sok anyag miatt ez egy úgynevezett polidiszperz rendszer. A diszperzió közegből áll - a tej esetében víz - és más anyagokból, amelyek eloszlanak a közegben. A legtöbb tejet nem diszperziónak, hanem inkább emulziónak, azaz két folyadék keverékének nevezik. Mivel a zsír apró cseppek formájában lebeg a környező vízben. Ez az emulzió a fejés után azonnal instabil. A zsír gyorsan leülepszik, felemelkedik és krémes réteget képez a felületen.
Az értékesítés előtt a tejet ezért homogenizálják: a folyadékot finom fúvókákon keresztül egy fémlemezre permetezik, amely szétbontja a zsírcseppeket - mindezt nagyjából azonos méretűre. A néhány száz nanométer átmérőjű cseppek jobban eloszlanak a tejben. Többek között az emulgeálószerek, amelyek a tej természetes összetevői, megakadályozzák, hogy együtt áramljanak vissza. Olyan molekulákból állnak, amelyek vízben és zsírban oldódó részben vannak. Bezárják a cseppeket, és elválasztják a zsírt a környező víztől.
A tej homogenizálása
Ha a fény egy folyadékra esik, annak egy része visszaverődik a felületen, a többi pedig behatol. A tejben úszó zsírcseppek és egyéb anyagok nagy száma miatt a fény erősen szétszórt. Ezért a tej zavaros. Ezt a típusú szétszóródást, amely más emulziókban és diszperziókban is előfordul, nevezik a tudósok Tyndall-effektusnak. Másrészt, ha más anyagokat - például sót - ad a vízhez, a folyadék tiszta marad. Mivel a sóionok sokkal kisebbek, mint a tej alkotóelemei, és egyenletesebben oszlanak el a vízben. Ez olyan megoldást hoz létre, amelyben a fény alig szóródik szét.
A tej fehérnek tűnik számunkra, mert a benne lévő zsírcseppek számtalanszor tükrözik a látható fény minden hullámhosszát. És mivel a napfény vagy az izzólámpa fénye a teljes látható színképet lefedi - a vöröstől a sárgáig, a zöldtől és a kéktől az ibolyáig -, ezek a színek keverednek és fehér színű benyomást keltenek. Egy fa levelei viszont főleg a zöld komponenseket tükrözik, míg más színeket felszíne elnyeli.
Érdekes hatás jön létre, amikor néhány csepp tejet egy magas pohár vízbe tesz, feltartja, és felülről zseblámpát mutat rá. Ha oldalra néz az elemlámpa sugarára az üvegen, kékes csillogást láthat, ha alulra néz, a keverék vörösesnek tűnik. Az ok: az a fény, amely teljesen átesik az üvegen és a végén újra kijön, további utat járt be, mint az oldalról kisugárzó fény.
A kék, rövid hullámú részek erőteljesebben szétszóródnak a hosszú úton, mint a hosszú hullámú, vörös részek. Emiatt a kék szín látható az üveg közepén, míg a vörös fény nagyrészt behatolhat az egész folyadékba. A levegőmolekulák hasonlóan szórják a fényt, ezért az ég vörösnek tűnik, amikor a napsugarak ferdén hullanak a légkörbe reggel vagy este. A hígítatlan tejben azonban annyi anyag úszik, hogy a fény gyakori fénytörése miatt a hatás elmarad.