NHÓM 2 - SCN - BÀI 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM BÀI THỰC HÀNH CHỦ ĐỀ: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ XỐP CỦA HÀNH MÔN: Vật Lý Thực Phẩm GVHD: Đồn Như Kh Nhóm 2–Lớp DHTP15B ( Sáng chủ nhật) Thành Phố Hồ Chí Minh, Năm 2021 BẢNG PHÂN CHIA CƠNG VIỆC Họ tên Cơng việc Võ Thị Trà My Tổng hợp chỉnh sửa word Huỳnh Thị Kim Ngọc Phần phương pháp xử lý nguyên liệu Nguyễn Thị Thuỳ Linh Nội dung phương pháp đo Nguyễn Thị Bích Ngọc Làm powerpoint Mạc Xuân Duyên Kết quả- Biện luận MỤC LỤC BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC .2 MỤC LỤC MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM CƠ SỞ LÍ THUYẾT 4 2.1 Các phương pháp xác định thể tích: .4 2.2 Xác định khối lượng riêng: 2.3 Xác định độ rỗng, độ xốp .8 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU 3.1 Hành tây 3.2 Chuẩn bị mẫu 3.3 Phân tích thành phần hành tây CÁCH TIẾN HÀNH: 11 4.1 Xác định thể tích phương pháp thay chất lỏng: .11 4.2 Xác định độ rỗng hành tây: 11 KẾT QUẢ- BIỆN LUẬN 12 5.1 Kết quả- biện luận 12 5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết thí nghiệm .15 5.3 Phương pháp hạn chế sai số 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM − Lựa chọn phương pháp phù hợp với mẫu hành tây − Xác định thể tích, khối lượng riêng độ xốp giống hành − Đánh giá khác giống hành khối lượng riêng độ xốp CƠ SỞ LÍ THUYẾT Thể tích lượng khơng gian ba chiều mà vật chiếm chỗ, đơn vị inches3, m3 gallon, lít (dùng cho chất lỏng) Có nhiều phương pháp xác định thể tích vật thể, đề cập đến phương pháp xác định thể tích thực nghiệm phương pháp thay lỏng, rắn khí 2.1 Các phương pháp xác định thể tích: ❖ Phương pháp thay chất rắn Nếu mẫu rắn không hấp thụ chất lỏng nhanh, phương pháp thay chất lỏng dung để đo thể tích Trong phương pháp thể tích vật liệu thực phẩm đo tỉ trọng kế ống khắc độ (Ống đong) Tỉ trọng kế có lỗ nhỏ nắp cho phép nước thoát đầy ngang cổ chai Tỉ trọng kế cân xác đổ đầy chất lỏng biết trước khối lượng riêng Sau đậy nắp tỉ trọng kế để chất lỏng dư đẩy cân lại khối lượng tỉ trọng kế Sau đó, sấy khơ tỉ trọng kế, đổ vật rắn cần xác định thể tích vào cân lại Tiếp tục đổ chất lỏng vào ngang vạch, cân lại, thể tích vật rắn xác định sau: VS = khối lượng chất lỏng bị chất rắn thay 𝑘ℎố𝑖 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑟𝑖ê𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑐ℎấ𝑡 𝑙ỏ𝑛𝑔 = [(Wpl − Wp) − (Wpls − Wps)] / ρT Trong đó: Vs: thể tích chất rắn cần xác định thể tích (m3 ) Wpl: khối lượng tỷ trọng kế chứa đầy chất lỏng (kg) Wp: khối lượng tỷ trọng kế (kg) Wpls: khối lượng tỷ trọng kế chứa mẫu rắn đổ đầy chất lỏng (kg) Wps: khối lượng tỷ trọng kế chứa mẫu rắn (kg) ρT: khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3 ) Trong phương pháp này, chất lỏng nên có sức căng bề mặt thấp bị mẫu rắn hấp thụ Chất lỏng thường sử dụng nước, cồn, toluene, tetrachloroethylene, thủy ngân mẫu có lớp ngồi có màng để ngăn hấp thu nước ❖ Phương pháp thay chất lỏng Phương pháp thường sử dụng để xác định thể tích bánh nướng bánh mì Trong phương pháp sử dụng hạt rắn, khối lượng riêng hạt rắn xác định cách lấp đầy vật chứa biết thể tích xác cách gõ gạt phẳng bề mặt thước Việc đo lường thực khối lượng lần đo liên tiếp không đổi Khối lượng riêng hạt tính dựa việc đo khối lượng hạt thể tích vật chứa Sau đó, mẫu hạt rắn cho vào vật chứa Vật chứa vỗ làm phẳng bề mặt thước Sau tiếp tục vỗ gạt phẳng khối lượng ba lần cân khơng đổi Thể tích mẫu tính sau: Whạt = Wtổng – Wmẫu – Wvật chứa Vhạt = Whạt / ρhạt Vmẫu = Vvật chứa – Vhạt ❖ Phương pháp thay chất khí: Hình 1: Sơ đồ phương pháp thay chất khí Trong đó: V1 , V2 : thể tích hai buồng Va2: thể tích khơng gian trống buồng Vs: thể tích mẫu rắn Cách xác định: Mở van 1, đóng van 2, cho khí vào đạt áp suất cân (P1) Đóng van 1, mở van 2, khí chuyển qua bình (P2) Định luật bảo tồn khí lý tưởng: PV = nRT m = m1 + m Giả sử hệ thống đẳng nhiệt : P1 V2 = 𝑃2 𝑉2 + P2 Va2 VS = 𝑉2– 𝑉a2 VS =( 𝑉2 – 𝑉1 ) * (P1-P2)/P2 2.2 Xác định khối lượng riêng: ❖ Phương pháp xác định thực nghiệm: Khối lượng riêng xác định nhiều cách Định nghĩa thông dụng khối lượng riêng là: - Khối lượng riêng thực (ρT) khối lượng riêng chất tinh khiết hỗn hợp nguyên liệu tính từ khối lượng riêng cấu tử xem bảo toàn khối lượng thể tích Nếu biết khối lượng riêng, thể tích, khối lượng cấu tử tính khối lượng riêng chất hợp chất 𝑛 𝑇 = ∑ 𝑋𝑖𝑉 𝑖 = 𝑖=1 Trong i: khối lượng riêng cấu tử i (kg/m3) ∑𝑛𝑖=1 𝑋𝑖𝑊 /𝑖 Xiv: thể tích cấu tử i Xiw: khối lượng cấu tử i n: số cấu tử - Khối lượng riêng biểu kiến (ρapp) khối lượng riêng vật chất bao gồm tất lỗ trống bên vật liệu Khối lượng riêng biểu kiến vật thể có hình dạng hình học xác định tính dựa vào thể tích khối lượng Khối lượng riêng biểu kiến mẫu có hình dạng khơng xác định xác định phương pháp chỗ chất rắn hay chất lỏng Khối lượng riêng khối (bulk density/ρbulk) khối lượng riêng vật liệu đóng gói xếp chồng lên Khối lượng riêng khối chất rắn đo cách đổ mẫu vật chứa biết trước kích thước Khối lượng riêng khối tính cách lấy khối lượng mẫu chia cho thể tích khối ❖ Phương pháp xác định theo mơ hình Rapusas and Driscoll (1995): Được nghiên cứu tính cho khối lượng riêng độ xốp giống hành có hàm lượng ẩm khác Niz = 1322 – 715X +1268X2 – 1004X2(0.99)  = 0.193 - 0.39X +0.25X3 Spirit  = 1154 - 318X + 744X2 - 656X3(0.95)  = 0.255 -0.43X + 0.25X3 Sweet Vidalia  = 1010 + 282X – 762X2 + 399X3(0.95)  = 0.37 - 0.46X + 0.25X3 2.3 Xác định độ rỗng, độ xốp Độ xốp (ε) định nghĩa thể tích khơng khí hay khoảng trống mẫu thể sau: Có nhiều phương pháp xác định độ xốp, tóm tắt sau: - Phương pháp trực tiếp: Trong phương pháp này, độ xốp xác định hiệu tổng thể tích tồn khối vật liệu thể tích sau phá hủy cấu trúc lỗ rỗng (khơng cịn lỗ rỗng) cách nén Có thể áp dụng phương pháp vật liệu mềm khơng có lực hút hay đẩy hạt vật chất khô - Phương pháp quang: phương pháp này, độ xốp xác định dựa vào hình ảnh kính hiển vi Phương pháp sử dụng độ rỗng mẫu đồng - Phương pháp khối lượng riêng: Trong phương pháp này, độ xốp tính thơng qua việc đo khối lượng riêng Độ xốp phần khơng khí chiếm chỗ bên hạt gọi độ xốp biểu kiến (εapp) định nghĩa tỉ lệ phần khơng gian bị khơng khí chiếm giữ hay thể tích lỗ trống so với thể tích tổng Nó gọi độ xốp bên (độ xốp nội) Độ xốp biểu kiến tính thơng qua việc đo khối lượng riêng chất rắn khối lượng riêng biểu kiến, biểu diễn sau: 𝑎𝑝𝑝 = − 𝑎𝑝𝑝 𝑠 Hình 2: Các loại độ rỗng khác Hoặc từ thể tích chất rắn riêng (Vs), thể tích biểu kiến (Vapp) sau: 𝑉𝑠 𝑉𝑎𝑝𝑝 𝑎𝑝𝑝 = − Độ xốp khối (εbulk) gọi độ xốp độ xốp hạt bao gồm thể tích lỗ rỗng bên ngồi hạt hạt xếp chồng chất lên tính dựa vào khối lượng riêng khối, khối lượng riêng biểu kiến: 𝑏𝑢𝑙𝑘 = − 𝑏𝑢𝑙𝑘 𝑎𝑝𝑝 Hoặc từ thể tích khối Vbulk thể tích biểu kiến Vapp: 𝑏𝑢𝑙𝑘 = − V𝑎𝑝𝑝 𝑉𝑏𝑢𝑙𝑘 Vậy độ xốp tổng là: 𝑡𝑜𝑙 = 𝑎𝑝𝑝 + 𝑏𝑢𝑙𝑘 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU 3.1 Hành tây Ba giống hành tây Sweet Vidalia, Spirit Niz, trồng trang trại viện sử dụng nghiên cứu Hành tây thu hoạch hàng năm vào tháng 8, lưu trữ khoảng thời gian năm phịng lạnh (4°C) Hàm lượng chất khơ hành tây lưu trữ năm thấp 3% so với thu hoạch 3.2 Chuẩn bị mẫu - Hành tây bóc vỏ thủ cơng cách loại bỏ da lớp - Cắt lát dày mm, sau đặt khay đục lỗ làm kim loại sấy khơ lị khơng khí nóng thơng gió 55°C để lấy mẫu có hàm lượng độ ẩm khác - Hành khơ làm mát đến nhiệt độ phòng (25°C) sau mẫu chia thành hai phần, phần sử dụng để xác định tính chất vật lý phần lại sử dụng để xác định độ ẩm 3.3 Phân tích thành phần hành tây - Độ ẩm: 7g hạt mịn sấy khơ lị chân không 70°C - Hàm lượng protein: Phương pháp Kjeldahl sử dụng để xác định hàm lượng protein mẫu 15 g - Hàm lượng chất béo: gram mẫu chuyển giấy lọc lọc đặt Becher, sau rửa 20 ml nước cất Lặp lại lần, mẫu sấy khơ 70°C lị chân khơng Sau đó, lipid mẫu chiết xuất thành ether khan (ether nồng độ 100%, khơng có nước) cách sử dụng máy chiết xuất Soxlet Sau thời gian chiết xuất khoảng , dung môi bốc với trợ giúp thiết bị quay chân khơng làm mát đến nhiệt độ phịng đem cân - Tro: 10 gram hành tây đốt cháy lò nung 550°C - Hàm lượng carbohydrate: hàm lượng carbohydrate tính chênh lệch tổng chất khô, protein chất béo Phương pháp chiết Soxlet Phương pháp chiết Kjeldahl Hình Một số phương pháp chiết Các yếu tố sử dụng phương pháp chiết Kjeldahl − Điều kiện vơ hóa mẫu − Thứ tự cho mẫu hóa chất vào bình Kjeldalh − Thiết lập nồng cho NaOH − Thử q trình chưng cất hồn tồn − Làm mẫu trắng để loại bỏ ảnh hưởng mơi trường % Protein = %N x 6,25 Q trình chiết Soxhtet: giai đoạn 10 + Giai đoạn mẫu ngâm dung môi đun sôi + Giai đoạn hai, túi chứa mẫu nhấc khỏi pha dung mơi, tiến trình thực chiết Soxhlet + Giai đoạn thu hồi dung môi Tùy vào chất trình mà thời gian thực cho trình khác Sự kết hợp tiến trình xãy qua giai đoạn làm cho hiệu trích ly tăng cao so với chiết Soxhlet CÁCH TIẾN HÀNH: 4.1 Xác định thể tích phương pháp thay chất lỏng: Khối lượng riêng biểu kiến đo phương pháp thay chất lỏng Toluene sử dụng làm chất lỏng miếng hành tây mặt nước Tiến hành: − Cân tỉ trọng kế rỗng (m0) − Mẫu hành: Khoảng 10 g số hành tây cắt mịn cân xác − Để hành vào cân khối lượng tỉ trọng kế + hành (m2) − Cho toluen vào bình đến vạch xác định, cân khối lượng bình chất lỏng (m1) − Cho hành vào nghiêng ống góc vừa phải thả nhẹ hành vào (tránh văng toluen làm sai số kết quả) cân khối lượng (m3) − Thực thí nghiệm lần 4.2 Xác định độ rỗng hành tây: Bước 1: Chuẩn bị mẫu hành tây, cắt theo kích thước định Bước 2: Tiến hành đo thể tích mẫu hành tây Bước 3: Dùng thiết bị lý với đầu đo nén ép, nén ép mẫu hành tây Bước 4: Đo lại thể tích mẫu hành sau nén ép Ghi nhận thơng số tính tốn độ xốp, báo cáo kết Các giá trị đo lặp lại lần 11 KẾT QUẢ- BIỆN LUẬN 5.1 Kết quả- biện luận ❖ Thành phần hóa học Dựa vào thành thần hóa học, thành phần hành nước, protein, chất béo, tro, carbohydrates Bảng 1: Thành phần hóa học hành Sweet, Vidalia, Spirit có 100g Water Protein Fat Ash Reducing sugars Carbohydrates Flavor volatilesc g/100 g of FMa Sweet Spirit Vidalia 92 0,23 88  0:56 1,02  0,08 0,7  0,05 0,44  0,09 0,55  0,17 0,45  0,03 0,4  0,02 g/100 g of DMb Sweet Spirit Vidalia Niz 83  0,51 1,17 0,08 0,430,08 0,580,04 15 6 6 Niz  0,4 3 0,3  0,1 50 29 11 4,4  0,4 6,2  0,4 5,4  0,5 56 52 32 4.9 2.7 0.8 ❖ Thể tích giống hành − Thể tích trung bình picnoflask: Vpf = 58,63 ml = 58,63.10-6 m3 − Khối lượng riêng toluene: ρtoluene = 865,23 ± 0,9 kg/ m3 − Khối lượng hành: Wonion = 10 g = 0,01 kg Bảng 2: Thể tích ba giống hành sử dụng nghiên cứu Phần trăm nước KLR biểu kiến Khối lượng Thể tích (cơ sở ướt) (kg/m3) (kg) (m3) 92 940 0,01 1,064.10-5 82,51 934 0,01 1,071.10-5 76,37 971 0,01 1,030.10-5 60,27 983 0,01 1,017.10-5 45,93 1024 0,01 9,766.10-6 33,56 1030 0,01 9,709.10-6 Sweet Vidalia 12 Phần trăm nước KLR biểu kiến Khối lượng Thể tích (cơ sở ướt) (kg/m3) (kg) (m3) 26,11 1046 0,01 9,560.10-6 11,85 1023 0,01 9,775.10-6 1014 0,01 9,862.10-6 87,66 1002 0,01 9,980.10-6 75,48 1064 0,01 9,398.10-6 58,46 1077 0,01 9,285.10-6 49,89 1101 0,01 9,083.10-6 44,93 1112 0,01 8,993.10-6 30,76 1096 0,01 9,124.10-6 22,1 1125 0,01 8,889.10-6 15,62 1114 0,01 8,977.10-6 1,67 1149 0,01 8,703.10-6 81,34 1044 0,01 9,579.10-6 81,08 1032 0,01 9,690.10-6 62,79 1111 0,01 9,001.10-6 47,98 1167 0,01 8,569.10-6 24,46 1204 0,01 8,306.10-6 18,56 1229 0,01 8,137.10-6 13,67 1196 0,01 8,361.10-6 Spirit Niz ❖ Khối lượng riêng độ xốp Khối lượng riêng trung bình chất béo, carbohydrate, protein nước tương ứng 930; 1550; 1380 995 kg/ m3 13 Bảng 5: Đặc tính cấu trúc giống hành Sweet Vidalia, Spirit, Niz Water percentage (wet basis) Sweet Vidalia 92 82.51 76.37 60.27 45.93 33.56 26.11 11.85 Spirit 87.66 75.48 58.46 49.89 44.93 30.76 22.1 15.62 1.67 Niz 81.34 81.08 62.79 47.98 24.46 18.56 13.67 Apparent True density Porosity density (kg/m3) (kg/m3) 940 934 971 983 1024 1030 1046 1023 1014 1025 1059.1 1082.3 1148.5 1214.6 1278 1319.5 1407 1489 0.083 0.118 0.103 0.144 0.157 0.194 0.207 0.273 0.319 1002 1064 1077 1101 1112 1096 1125 1114 1149 1040.3 1085.8 1156.4 1195.5 1219.4 1293.3 1343 1382.8 1476.9 0.037 0.02 0.069 0.079 0.088 0.153 0.162 0.194 0.222 1044 1032 1111 1167 1204 1229 1196 1063.4 1064.4 1137.6 1204.6 1329.1 1364.4 1395.1 0.018 0.03 0.023 0.031 0.094 0.099 0.143 Độ lệch chuẩn thay đổi từ 3–41 đến giá trị mật độ biểu kiến Nhìn vào bảng ta thấy, độ rỗng (xốp) loại Sweet Vidalia Spirit tương đương cao giống Niz Khối lượng riêng tăng dần theo giảm xuống % sở ướt hành 14 Như vậy, ba giống hành tây (Sweet Vidalia, Spirit Niz) nghiên cứu dựa lượng chất khô chúng nằm khoảng – 18% Việc tính tốn tính chất vật lý hành đóng vai trị quan trọng việc mơ hình hóa tính tốn khối lượng hoạt động chế biến thực phẩm bản, như: chế biến, bảo quản, vận chuyển,cung cấp thông tin liệu thực phẩm Ngồi ra, việc xác định tính chất vật lí giống hành thơng qua mơ hình tính tốn, cung cấp mơ hình tính tốn xác ( với giá trị R2 cao) cho nghiên cứu thực phẩm khác áp dụng 5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết thí nghiệm − Trong q trình làm thí nghiệm − Sai số dụng cụ đo, số dụng cụ đo bị mờ đục ngoại cảnh tác động đến dụng cụ đo dẫn đến việc xem xét ghi nhận số liệu sai lệch sai số hệ thống − Do người thực thí nghiệm có lỗi, thiếu cẩn trọng thao tác thí nghiệm dẫn đến sai số sai lầm − Do phân tán kết thực thí nghiệm lặp lại nhiều lần − Tính tốn, xử lý số liệu nhầm lẫn 5.3 Phương pháp hạn chế sai số − Người thực phải có thao tác xác cao, nhẹ nhàng, cẩn thận trình cân mẫu, cân tỉ trọng kế ( phải nhấn nút rate trước cân); cho toluen phải đong đến vạch định mức; cho mẫu vào ống đong phải nghiêng góc vừa phải để tránh mẫu bị thất thoát mẫu toluen dẫn đến sai số − Hạn chế sai số dụng cụ đo: Kiểm định, hiệu chỉnh độ xác dụng cụ đo; lau khơ dụng cụ đo trước thí nghiệm; thực thao tác đo nhiều lần − Sai số ngẫu nhiên ta tiến hành đo đạc nhiều lần điều kiện khác định lấy kết trung bình thí nghiệm có tính tin cậy 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Abhayawick, L., Laguerre, J ., Tauzin, V., & Duquenoy, A (2002) Physical properties of three onion varieties as affected by the moisture content Journal of Food Engineering, 55(3), 253–262 doi:10.1016/s0260-8774(02)00099-7 16 ... 11 12 0, 01 8,993 .1 0-6 30,76 10 96 0, 01 9, 12 4 .1 0-6 22 ,1 1 12 5 0, 01 8,889 .1 0-6 15 , 62 11 14 0, 01 8,977 .1 0-6 1, 67 11 49 0, 01 8,703 .1 0-6 81, 34 10 44 0, 01 9,579 .1 0-6 81, 08 10 32 0, 01 9,690 .1 0-6 62, 79 11 11. .. 11 48.5 12 1 4.6 12 7 8 13 19.5 14 07 14 89 0.083 0 .11 8 0 .10 3 0 .14 4 0 .15 7 0 .19 4 0 .20 7 0 .27 3 0. 319 10 02 10 64 10 77 11 01 11 12 10 96 1 125 11 14 11 49 10 40.3 10 85.8 11 56.4 11 95.5 12 1 9.4 12 9 3.3 13 43 13 82. 8 14 76.9 0.037... 26 ,11 10 46 0, 01 9,560 .1 0-6 11 ,85 1 023 0, 01 9,775 .1 0-6 10 14 0, 01 9,8 62. 1 0-6 87,66 10 02 0, 01 9,980 .1 0-6 75,48 10 64 0, 01 9,398 .1 0-6 58,46 10 77 0, 01 9 ,28 5 .1 0-6 49,89 11 01 0, 01 9,083 .1 0-6 44,93 11 12