Vật lí kỹ thuật thực phẩm. Bài 1Khối lượng riêng của chất lỏng. Bài 2 Phương pháp đâm xuyên. Bài 3 Phương pháp kéo đứt. Bài 4 Phương pháp TAP. Bài 5 Phương pháp làm màu. Các thí nghiệm và kết quả. Đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh. Ngành Công nghệ Thực phẩm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM BÁO CÁO THỰC HÀNH VẬT LÝ THỰC PHẨM GVHD: Nguyễn Khắc Kiệm Lớp: DHTP13ATT Nhóm MSSV Trần Huỳnh An 17019061 Lương Thị Tuyết Nhi 17020771 Dương Thị Anh Thư 17014011 Lê Hồng Quế Anh 17051151 Trần Quang Thông 17039951 TPHCM, thứ ngày tháng 10 năm 2019 PHỤ LỤC BÀI 1: KHỐI LƯỢNG RIÊNG CHẤT LỎNG I ĐỘ NHỚT 1.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT – Độ nhớt trở lực bên chất lỏng vượt qua (chống lại) lực tạo chảy lỏng – Sử dụng dụng cụ đo độ nhớt thủy tinh: Ostwald viscometer – Cơng thức: Trong đó: μ1 : độ nhớt dung dịch mẫu (cSt) μ : độ nhớt dung dịch chuẩn (cSt) t1, t2: thời gian chảy dung dịch mẫu dung dịch chuẩn (s) 1.2 MÔ TẢ MẪU – Sử dụng mẫu sữa bịch Vinamilk có đường 1.3 MƠ TẢ THÍ NGHIỆM a Chuẩn bị – Rửa dụng cụ – Chuẩn bị mẫu b Thực – Dùng ống đong lấy dung dịch mẫu cho vào ống khơng có mao quản nhớt kế Ostwald đến vạch C, dùng ống bóp cao su đẩy dung dịch qua ống mao quản đến vạch A để dung dịch chảy tự nhiên bấm thời gian dung dịch chảy đến mức B C – Lặp lại thí nghiệm lần lấy giá trị trung bình – Thực thí nghiệm với dung dịch chuẩn (nước cất) Làm tương tự để xác định to nước chảy từ A đến B 1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM – Số liệu thí nghiệm • Đối với dung dịch chuẩn: Dung dịch chuẩn to (s) o C μ2 80 29 0.8175 • Đối với dung dịch mẫu: Lần Lần Lần – Kết tính toán: to (s) 245 209 191 o C 29 28 28 Dung dịch mẫu t μ1 215 2.197 1.5 BÀN LUẬN KẾT QUẢ – Kết phép đo phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ phịng thí nghiệm – Thời gian đo lần lần chênh lệch tương đối lớn – Sai số phép đo bị ảnh hưởng nhiều vào độ xác người thực dụng cụ thí nghiệm (do dụng cụ cịn bám bẩn bên trong) nên ảnh hưởng nhiều đến trình xác nhận độ nhớt II THỂ TÍCH THỰC PHẨM DẠNG RẮN SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT – Khối lượng riêng chất rắn (ρs) khối lượng riêng vật liệu rắn (bao gồm nước) trừ khơng khí chứa lỗ trống vật liệu Khối lượng riêng chất rắn tính cách lấy khối lượng chất rắn chia cho thể tích chất rắn xác định phương pháp chỗ chất khí chất khí thâm nhập vào lỗ trống vật liệu có đường kính đường kính phân tử khí – Cơng thức tính khối lượng riêng mẫu: ρ : khối lượng riêng mẫu ( kg/m3 ) m : khối lượng mẫu ( kg ) V : thể tích mẫu (m3 ) – Thể tích hình cầu: R: bán kính hình cầu (cm) MƠ TẢ MẪU – Sử dụng mẫu táo xanh Việt Nam MƠ TẢ THÍ NGHIỆM a Chuẩn bị – Rửa dụng cụ – Chuẩn bị mẫu b Thực – Cho lượng nước vừa đủ vào ống đong ghi lại số vạch – Đo táo thước kẹp ghi lại kích thước bán kính đo táo, cắt táo thành miếng nhỏ cho vừa đủ cho vào ống đong chứa nước – Ghi lại số mức nước dâng lên cho táo vào – Lặp lại thí nghiệm lần với táo khác – Thực thí nghiệm với dung dịch cho vào nước khoáng KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM a Kết – Thể tích táo R (cm) V (ml) 2,1 38,79 1,8 24,42 2,3 50,96 b Bàn luận kết Mực nước dâng lên (ml) 38 25,4 52 Sai số 0,79 0,98 1,04 – Kết phép đo thể tích chấp nhận – Sai lệch phép đo lớn không đáng kể, thấp 0.79ml cao 1.04ml so với giá trị định mức thấp thiết bị đo 2ml – Giữa phương pháp đo phương pháp đo ống đong cho kết cao – Sự sai lệch phương pháp phương pháp có ưu nhược điểm định: + Đối với phương pháp đo bán kính R: Sai số thước kẹp 0.1mm Hình dạng (hình cầu) mang tính tương đối + Đối với phương pháp đo ống đong: Đơn vị tính nhỏ ống đong 2ml gây sai số Sai số người thực trình đo – Mỗi phép đo mức độ tin cậy định, kết đo gặp phải sai số kết nhận giá trị gần BÀI 2: PHƯƠNG PHÁP ĐÂM XUYÊN SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT – Phương pháp đâm xuyên dùng để đo độ cứng sản phẩm tức đo khả chống biến dạng dẻo khả phá huỷ giòn lớp bề mặt tác dụng mũi đâm, từ xác định độ chín sản phẩm trường hợp mua trái để vận chuyển tiêu thụ hay xuất khẩu, việc nắm q trình chín trái để thu hoạch lúc, áp dụng biện pháp hỗ trợ cho trái chín chủ động…là điều cần thiết để giảm hao hụt đảm bảo an toàn thực phẩm Vậy nên việc kiểm tra tính chất sản phẩm cần thiết – Các sản phẩm sử dụng phương pháp đâm xuyên là: • • • • • Rau (chuối, táo,…) Bơ magarine Phomat Kẹo cao su Kẹo dạng gel MÔ TẢ MẪU – Chuối flora MÔ TẢ THÍ NGHIỆM – Các thao tác thực thí nghiệm: • Khởi động phần mềm Blue Hill • • • • • Vệ sinh dĩa đầu dò để tránh sai số Lắp dĩa đầu dò vào vị trí thiết bị đo Đặt mẫu vào đĩa cho đầu dò hướng thẳng vào mẫu Cài đặt thơng số cần thiết để thực q trình nén Chỉnh đầu dị: dùng nút chỉnh thơ để đưa đầu dò xuống gần mẫu, đầu dò gần tiếp xúc với mẫu dùng nút chỉnh tinh (Jine) để chỉnh cho đầu dò vừa tiếp xúc với mẫu dừng • Vào phần Test, tiến hành điền thông số cần thiết, cân lực bấm nút “Start” để tiến hành đo – Lưu ý thông số cần cài đặt cho phương pháp đâm xuyên – Vận tốc (Rate): từ 1-10 mm/s, thông thường mm/s – Chiều sâu đâm xuyên >= 2,5 cm KẾT QUẢ - BÀN LUẬN a Kết – Vận tốc: mm/s – Chiều sâu đâm xuyên: 24 mm – Đường kính đầu dị: 3,2 mm Specimen to Compressive load (N) 20 Specimen # 10 -10 Time (sec) Specime Maximum Compressive Extension at Time at n label Load (N) stress at Maximum Maximum Maximum Comp load Comp load amylopectin làm tăng tính dai màng Hàm lượng amylose mylopectin khác độ dai khác III MƠ TẢ THÍ NGHIỆM − Tính chất kéo dãn, cắt đứt thông số kĩ thuật nguyên liệu dùng để dánh giá chất lượng Tính chất thường xuyên đo suốt trình phát triển sản phẩm hay q trình sản xuất Dùng để dự đốn biến đổi nguyên vật Phương pháp sử dụng thiết bị đo lưu biến thực phẩm để xác định thông số của thực phẩm để xác định thông số thực phẩm độ vững chắc, độ dai sản phẩm dạng sợi, màng như: mì, bún, phở, … − Lực tác động cần đo lực kéo đầu dò lên sản phẩm lần diện tích bề mặt độ dài mẫu bị đứt − Mô tả dụng cụ: Sợi thực phẩm kẹp định vị đầu Sau di chuyển lên trên, kéo đứt, trước sinh lực lớn ứng suất kéo đứt max IV KẾT QUẢ - BÀN LUẬN a Kết − Thí nghiệm sợi phở Specimen to 0.6 Load (N) 0.4 Specimen # 0.2 0.0 -0.2 -10 10 20 30 40 50 60 70 Extension (mm) Tensil Tensil e e Maxi stress extensi ion at extensi stress mum at on Load Break Maxi (Stand Break Maxi (N) (Stand mum ard) (Stand mum ard) Load (mm) ard) Load (MPa) (mm) (mm) (MPa) Load at Speci Brea men k label (Stan dard) (N) Mean Standard Deviation Bún phở Bún phở Bún phở -0.04 -0.08 -0.07 -0.06 0.02 0.4269 0.5540 0.5072 -0.004 0.0084 0.0067 0.4960 - Tensil Extens e at Break on Tensil e at at 34.248 49.749 49.749 0.0431 59 99 99 37.499 65.459 65.459 0.0559 68 68 68 40.000 55.250 55.250 0.0512 78 78 37.249 56.820 56.820 0.0501 0.0064 52 15 15 0.06 7.97 7.97 0.01 2.88 Modul us (Emodul us) (MPa) - - - - - − Thí nghiệm sợi bún to Load (N) Specimen to 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 Specimen # 10 20 30 40 50 60 Extension (mm) Tensil Tensil e e stress extensi ion at extensi stress Break mum at on (Stan Load Break Maxi (Stand Break Maxi dard) (N) (Stand mum ard) (Stand mum ard) Load (mm) ard) Load (MPa) - (mm) (mm) (MPa) Load Speci men label at Maxi (N) Mean Standard Deviation Bún to Bún to Bún to -0.04 -0.07 -0.04 -0.05 0.02 0.339 89 0.237 43 0.314 34 0.297 22 0.05 0.0055 0.0104 0.0060 0.0073 Tensil Extens e at Break on Tensil e at at 47.499 56.158 56.158 0.0480 84 43 43 29.999 40.499 40.499 0.0335 37 06 06 48.499 56.249 56.249 0.0444 21 41.999 47 10.4 53 53 50.969 50.969 9.07 9.07 0.0420 0.01 Modul us (Emodul us) (MPa) - - - - - b Bàn luận kết − Từ kết ta thấy sợi phở có độ dai lớn sợ bún to, sợi phở có cấu trúc, hình dạng dẹp, mỏng cịn sợi bún to có hình dạng to nên dễ đứt − Cũng hình dạng cấu trúc khác nên với thí nghiệm sợi bún to ta có lực kéo thấp sợi phở BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP TPA I SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT a Phương pháp TPA − TPA (Texture profile analysis) phương pháp dùng công cụ để xác định cấu trúc thực phẩm lực nén học Đây phương pháp đánh giá nhiều thuộc tính cấu trúc thực phẩm lần thử, thiết bị kĩ thuật sử dụng đường cong lực, đường cong biến dạng để phân loại đặc tính cấu trúc then chốt mẫu, cầu nối với cảm quan Phương pháp dùng lực nén, mẫu tiến hành nén lần liên tiếp Việc thao tác lặp lại nhiều lần giúp ta tính tốn đặc tính cấu trúc Kết thu đường cong thể quan hệ lực thời gian Một vài thuộc tính cấu trúc độ cứng, độ cố kết, độ nhớt, độ đàn hồi đánh giá từ đường cong Đa chức năng, nhiều ứng dụng công nghiệp b Các thơng số đo lường • Độ cứng (Hardness): − Theo đặc tính vật lý: độ cứng lực cần thiết để làm mẫu biến dạng đến mức xác định cho trước − Theo đặc tính cảm quan: độ cứng lực cần thiết để cắn đứt mẫu hoàn tồn mẫu đặt hàm • Độ nhai–Chewiness: − Theo đặc tính vật lí: độ nhai tổng lượng cần thiết để nhai thực phẩm đến kích thước đủ nhỏ để nuốt được, tích độ cứng, độ cố kết độ đàn hồi − Theo đặc tính cảm quan: độ dai thời gian (giây) cần thiết để nghiền mẫu, có lực không đổi tác dụng, đến thực phẩm đủ nhỏ để nuốt • Độ dai–Gumminess: − Theo đặc tính vật lí: độ dai lượng cần thiết để nghiền vụn thực phẩm đến kích thước đủ nhỏ để nuốt được, độ cứng nhân độ cố kết Trong thực phẩm phải có độ cứng thấp, độ cố kết cao − Theo đặc tính cảm quan: độ dai mức độ tiểu phần dính lại với suốt trình nhai, lượng cần thiết để nghiền vụn thực phẩm đủ nhỏ để nuốt II.CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO − Sử dụng đầu dò nén lực nén với lần nén lên điểm sản phẩm từ xác định chu kỳ nén bao gồm lực nén chu kỳ nén, từ chu kỳ nén ta tính thuộc tính sản phẩm như: độ cứng, độ giịn, độ cố kết, dính bề mặt, độ phục hồi, gumminess, chewiness III ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP − − − − − − • Ưu điểm: Thao tác dễ thực dùng hầu hết nơi Tốn thời gian cho kết nhanh chóng Hoạt động liên tục (khơng hạn chế số lượng mẫu kiểm tra) Cho kết xác có độ tin cậy cao Biểu diễn nhiều đặc tính cấu trúc mẫu lần đo Kết hợp với thiết bị khác máy vi tính để thu biểu đồ thuận lợi cho việc phân tích kết • Nhược điểm: − Khó có đồng kết thu với thực tế đánh giá thực hội đồng đặc điểm chung phương pháp phân tích cơng cụ IV MƠ TẢ MẪU − Kẹo dẻo V MƠ TẢ THÍ NGHIỆM Các thơng số: − Vận tốc: 2mm/s − Đường kính đầu dị: 5mm − Tính xác: ± 0,5% VI KẾT QUẢ–BÀN LUẬN Compressive load (N) a Kết TPA Food Testing 60 40 S pecimen # 20 - 20 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Time (sec) Speci Co Com Ene Ene Coh Spri Gu Che Adh Coh Loa men mpr pres rgy rgy esio ngin mm win esiv label essi sive at at n ess ines ess enes n Ma Ma Ma ve load Ma Ma Ene SFb s S*F s For xim xim xim load at xim xim rgy (m (F2 2*A (A3 ce um um um at Max um um (Re m) *A2 2/A Co Co Co Max imu Co Co silie /A1 silie mp mp mp imu m mp mp nce) ) (N* nce) load load load m Com load load (A2 (N) mm (F2/ CY CY CY Co p CY CY /A1 ) F1) CL CL mp load CL CL ) load CY E E 2, (rati CY CLE - CL (rati E E E 2, o) o) - LO LO LO ADI ADI NG NG NG (S) NG (S) (N) (sec (sec (J) (J) ) ) - LO ADI NG (S) (N) (N) ADI - LO ADI NG ) (J) (Re d at e at e at CLE 2, LO LO esio Tim Tim keo 33.5 31.4 0.03 0.03 deo 664 keo 35.9 34.3 0.04 0.03 deo 156 keo 44.0 40.6 0.04 0.03 deo 399 keo 48.5 45.9 0.04 0.03 deo 797 108 389 615 M 40.5 38.1 0.04 0.03 e 254 503 ADI ADI NG 0.85 13.9 26.6 373 0.82 - 0.82 7.57 0.81 7.17 0.82 9.57 86 28.0 38 17 104 37.3 267 65 0.00 003 - - 33.4 253 41 - 83 0.00 035 0.00 05 31.3 298 83 035 0.93 83 0.95 534 0.92 373 0.94 601 33.5 5.64 296 35.9 886 44.0 524 48.5 863 0.94 - 0.00 085 15.6 52 5.99 16.0 5.00 15.0 5.00 15.0 18 5.41 15.4 40.5 25 a 029 n S 392 ta n d ar d 6.99 6.49 0.00 0.00 0.01 3.82 4.94 D 86 474 238 336 618 464 21 e 65.4 841 0.00 0.01 6.99 0.49 0.49 024 337 86 106 106 vi at io n M e di a 40.0 37.5 0.04 0.03 277 502 0.82 7.57 30.7 267 83 0.00 035 0.94 215 40.0 205 5.32 15.3 n b Bàn luận kết − Từ kết ta nhận thấy tải trọng nén từ lần đến lần tăng dần − Dựa vào đồ thị ta thấy sản phẩm có độ giịn tương đối nhỏ tính chất bề mặt thể qua điểm đứt gãy − lần thực sản phẩm có độ kết cấu tương đương nhau, viên kẹo lần thứ thực mềm độ Gum nhỏ − Gelatin thành phần kẹo dẻo, nhiên hàm lượng khác cộng với vài phụ gia sử dụng để tạo nên độ dai kẹo Gelatin thành phần thiếu tạo sản phẩm có tính dai đàn hồi có để khơ chuyển sang dạng giòn 36 BÀI 5: PHƯƠNG PHÁP MÀU I Sơ lược lý thuyết a Xác định thơng số màu sắc Màu sắc thuộc tính quan trọng có ảnh hưởng đến u thích người tiêu dùng chất lượng sản phẩm Một số sắc tố thực phẩm, đo lường thiết bị đo màu Hiện nay, việc đánh giá màu sắc có thay đổi màu sắc theo thông số CIELAB Một số hợp chất tạo nên màu cho sản phẩm phenolics, carotenoids, chlorophyll điều kiện xử lý khác Mối tương quan hợp chất thay đổi màu sắc số thực phẩm lớn (R > 0.72) theo phân tích Pearson Màu đặc trưng thường lấy từ không gian màu khác RGB (đỏ, xanh cây, xanh dương) HSI (sắc thái màu (Hue), độ bão hòa cường độ màu) phương pháp thơng kê Do đó, việc đánh giá thông số diễn thời gian ngắn Những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá có mặt hợp chất sinh học kèm với hoạt động chống oxy hóa carotenoids, anthocyanin, polyphenol, chlorophyll… b Nguyên tắc Các thơng số màu sắc có khơng gian màu CIELAB biểu diễn Hình bên Trong khơng gian màu CIELAB, có số cường độ sáng (L*) hai tọa độ màu (a* b*) Chỉ số L* có liên quan đến độ sáng, màu sắc xem phận màu xám (grey bar), màu đen (L*=0) trắng (L*=100) Tọa độ a* có giá trị âm cho màu xanh giá trị dương cho màu đỏ Tọa độ b* có giá trị dương cho màu vàng giá trị âm cho màu xanh dương Ngồi ra, cịn số giá trị từ tổng màu khác biệt (total colour difference - ∆E*), sắc độ (C*ab) sắc thái màu (hue) cung cấp thơng tin có giá trị c Xử lý kết đo màu Giá trị ∆E* quan trọng dùng để đánh giá mối quan hệ màu sắc phân tích thống kê; tính khoảng cách hai điểm cấu trúc không gian elip ba chiều xác định tọa độ L*, a*, b* Tính phương trình: L*, a*, b*, ∆E*: Sắc độ sắc thái màu (hue) dùng để định lượng định tính cho thuộc tính màu sắc Sắc độ cho biết biên độ đậm nhạt màu sắc, giá trị sắc thái màu thuộc tính dựa màu sắc định nghĩa theo cách truyền thống đỏ, vàng, cam III MÔ TẢ MẪU - Cà rốt II MƠ TẢ THÍ NGHIỆM − Thiết bị đo − Đầu đo CR-400 có khả lưu tới 1000 kết đo 100 liệu màu gốc − Bộ xử lý liệu DP-400 có khả lưu tới 2000 kết đo (chia thành 100 trang chứa liệu); xóa kết đo; có tích hợp máy in nhiệt để in liệu cần thiết − Đầu đo sử dụng độc lập kết nối với xử lý liệu để lưu trữ liệu đo sử dụng không gian màu mở rộng hay in liệu đo − Có thể kết nối đầu đo xử lý liệu với máy tính để tải xuống xử lý − − − − − − − − liệu mua thêm phần mềm Phương pháp chiếu/góc nhìn: d: 00 (tán xạ) Cảm biến quang: Silicon Nguồn sáng: đèn Xenon phát xung Thời gian đo: giây Khoảng thời gian đo tự động tối thiểu: giây Vùng đo (khẩu độ): ø mm Nguồn sáng tiêu chuẩn CIE: C, D65 Các kiểu đo: giá trị màu tuyệt đối, độ sai khác màu so với màu gốc, chấp nhận/loại bỏ màu đối tượng (so với màu gốc) − Độ lặp lại: độ lệch chuẩn ΔE*ab ≤ 0.7 đo màu chuẩn trắng 30 lần khoảng thời gian 10 giây/lần − Vị trí người quan sát: CIE: 20 (góc quan sát mắt) − Kênh hiệu chuẩn: 20 kênh (kênh 0: hiệu chuẩn trắng, kênh lại tùy thuộc người sử dụng) − Các không gian màu: XYZ, Yxy, L*a*b*, Hunter Lab, L*C*h, Munsell (chỉ nguồn sáng C), CMC (l:c), CIE1994, Lab99, LCh99, CIE2000, CIE WI/Tw (chỉ nguồn sáng D65), WI ASTM E313 (chỉ nguồn sáng C), YI ASTM D1925 (chỉ nguồn sáng C), YI ASTM E313 (chỉ nguồn sáng C)… Tiến hành đo màu sắc − Mẫu chuẩn bị đặt đĩa nhựa làm từ polyethylene đặt mặt kính Điều kiện bề mặt độ dày phải đồng để đo đạc CIELAB với tọa độ D65 10o Ghi nhận số liệu L*, a*, b*,∆E* Sau đó, tính tốn theo cơng thức phía Mỗi phép đo lặp lại 10 lần III KẾT QUẢ - BÀN LUẬN a Kết Số lần 10 Total L* 56.19 55.65 58.3 58.3 48.08 53.06 54.85 57.78 58.32 57.07 55.76 a* b* 25.2 42.31 26.12 45.11 26.22 44.24 26.43 45.96 24.56 39.84 24.96 42.93 25.55 44.19 26.3 44.35 28.75 47.89 23.75 43.31 25.784 44.013 11.21 − Trong đó: L*: cường độ tối – sáng a*: Sắc độ màu đỏ - xanh b*: sắc độ màu xanh dương - vàng b Bàn luận: − Độ lệch chuẩn phép tính L*, a*, b* giá trị phản ánh tính thống màu dựa thông số màu đo Để so sánh độ lớn thay đổi màu sắc theo thời gian lưu trữ giá trị L*, a*, b* xác định Vậy kết luận vật thể lưu trữ lâu, màu săc lâu thay đổi