THUỘC TÍNH lưu BIẾN học THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) Thực hiện: Nhóm Đỗ Ngọc Hòa (Slide 4-Hết) Trần Ngọc Bảo Trâm (Slide 1-4) Nguyễn Hoàng Nguyên (Slide 1-Hết) Nguyễn Minh Thông (Slide 1-Hết) Nguyễn Thị Thu Thảo (Slide 1-Hết) Lê Thế Vinh (Slide 1-Hết) LƯU BIẾN (Rheology) Vật chất chuyển động • Lưu biến học nghiên cứu biến dạng dòng chảy Sự thay đổi hình dạng ứng dụng Kiểm tra chất lượng sàn phẩm tính giịn , tính đàn hồi, độ dẽo, độ liên kết… Phát các sản phẩm mới Tính toán kỹ thuật (các quá trình truyền nhiệt động lượng), Thiết kế máy móc, thiết bị xác tiết kiệm lượng Tính chất cảm quan Trả lời câu hỏi: Khi miếng thịt heo bị tác động lực (ngón tay người mua hàng) biến dạng nào? Tại miếng thịt heo phục hồi lại trạng thái ban đầu nó? Sự phục hồi chất lượng thịt heo? Nếu bạn kéo dài sợi bún biến dạng đường kính chiều dài nào? Sự thay đổi chiều dài nói lên điều cấu trúc bún? Độ biến dạng dài biến dạng góc xác định nào? ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG (Stress and Deformation) Ứng suất (Stress) lực tác dụng (theo phương bất kỳ) đơn vị diện tích p = F/A F Stress = F/A [Pa, N/m2] t A PHÂN LOẠI ỨNG SUẤT • Ứng suất pháp tuyến (nén hay kéo): lực tác dụng theo phương vng góc với bề mặt  bề dài hay thể tích vật thay đổi • Ứng suất trượt (hay ứng suất tiếp): lực tác dụng theo phương song song (tiếp xúc) với bề mặt lớp bề mặt dịch chuyển so với lớp phía dưới BIẾN DẠNG - Biến dạng dài: + Độ biến dạng Cauchy + Độ biến dạng Hencky - Biến dạng góc  nhỏ Định luật Hookean - Chất rắn đàn hồi (Elastic Solids) Dưới tác dụng ứng suất kéo hoặc ứng suất nén  = E*  c E: modun đàn hồi chất rắn (Young’s or elasticity module ) (độ cứng) • Hệ số Poisson Thực phẩm Phomai Khoai tây lát Cao su Miếng táo lát Táo Kim loại Thủy tinh Nút chai gồ Hệ số poisson 0,5 0,49 0,49 0,37 0,21-0,34 0,3 0,24 Khi  cao : vật thể có E nhỏ, dễ biến dạng Khi  nhỏ : vật thể có E lớn, khó biến dạng Chất lỏng phi Newton Độc lập với thời gian – Time – independent fluid      • Pseudoplastic (shear thinning): Khi tốc độ trượt tăng, độ dốc đường cong giảm, độ nhớt giảm – khuấy loãng : VD: sản phẩm : puré chuối, sốt táo đường, nước cam ép cô đặc, kem, máu, loại sơn sơn móng tay σ Giả dẻo 2 Newton 1 o  • Dilatant (shear thickening): Khi tốc độ trượt tăng, độ dốc đường cong tăng, độ nhớt tăng – khuấy đặc, trương nở Ví dụ : mật ong (một số loại riêng biệt), tinh bột ngô sống chiếm 40% σ Newton dilatant 2 1 o  • Chất lỏng dạng Bingham: Nếu ứng suất tác dụng nhỏ ứng suất ngưỡng (0) chất lỏng chưa chảy Khi ứng suất tác dụng lớn ứng suất ngưỡng (0) chất lỏng chảy có động thái chảy giống chất lỏng Newton VD: kem đánh răng, sốt cà chua σ Bingham Newton σo o  • Pseudoplastic fluids with yield stress (HB): Khi ứng suất trượt vượt qua giá trị ngưỡng chất lỏng chảy có động thái chảy giống với Pseudoplastic ví dụ : thịt nghiền σ H-B Newton σo o  Mô hình Herschel Bulkley    k    n : shear stress (ứng suất trượt) (Pa) K: consistency index (chỉ số độ nhớt) : shear rate (tốc độ trượt) (1/s) 0: ứng suất ngưỡng (là ứng suất nhỏ để dòng bắt đầu chảy) n: index of flow behavior (chỉ số động thái chảy), n thay đổi thì dáng điệu của đường cong thay đổi Mô tả động thái chảy dạng chất lỏng Non-newton thông qua mơ hình Herschel - Bulkley  o Pseudoplastic (chất giả dẻo) có đặc điểm Hợp chất có khối lượng phân tử lớn hay hạt dài Giữa phân tử có tương tác mạnh với tạo nên kết hợp Hydroxyethyl-cellulose liên kết thứ cấp Trong phân tử có trục dài phân tử khơng đối xứng định hướng theo dịng chảy làm cho độ nhớt giảm Hình dạng kích thước hạt khơng đồng cho phép chúng chồng chất lên Các phân tử mềm dẻo, làm thay đổi hình dạng chúng, dãn hoặc thu lại tùy theo lực kéo ĐỘ NHỚT - VISCOSITY • Độ nhớt đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực ma sát nội sinh phân tử chúng có chuyển động trượt lên • Phân loại độ nhớt: Độ nhớt động học: Pa.s (kg/m.s), mPa.s, Poise (g/cm.s), cP, – Độ nhớt động lực học St (stock), cSt, cm2/s – Viscosity – Độ nhớt • Là đại lượng mơ tả chống thuộc tính chảy chất lỏng • Cơng thức: • : eta, độ nhớt (Pa.s) • F/A: shearing stress, ứng suất cắt Đơn vị Poise (P) đặt tên theo nhà vật lý người Pháp Jean Poiseuille (1799–1869) Độ nhớt nước 20C 1.0020 mPa.s Đa số chất lỏng có độ nhớt từ 1÷1000 mPa.s Độ nhớt chất khí từ 1÷10 µPa.s Đơn vị Stock (St) đặt theo nhà toán học vật lý học người Irish George Stokes (1819–1903) CÁC YẾU TỐT ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHỚT Nhiệt Độ Áp Suất Độ nhớt chất lỏng giảm nhiệt độ tăng tăng nồng độ dung dịch tăng Độ nhớt chất khí tăng nhiệt độ áp suất tăng, chất khí có độ nhớt thấp Nước, dung dịch lỗng dung mơi hữu chất lỏng có độ nhớt thấp ...LƯU BIẾN (Rheology) Vật chất chuyển động • Lưu biến học nghiên cứu biến dạng dịng chảy Sự thay đổi hình dạng ứng dụng Kiểm tra chất lượng sàn phẩm tính giịn , tính đàn hồi, độ... nht ã à: h s thực nghiệm phụ thuộc vào đặc tính thực phẩm (độ nhớt) • Chất lỏng mà độ nhớt khơng phụ thuộc vào tốc độ trượt gọi chất lỏng Newton ngược lại độ nhớt phụ thuộc vào tốc độ... mặt lớp bề mặt dịch chuyển so với lớp phía dưới BIẾN DẠNG - Biến dạng dài: + Độ biến dạng Cauchy + Độ biến dạng Hencky - Biến dạng góc  nhỏ Định ḷt Hookean - Chất rắn đàn hồi (Elastic