Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Vật lý thực phẩm: Chương 3 Tính chất lưu biến của thực phẩm, cung cấp cho người học những kiến thức như: Ứng dụng các tính chất lưu biến trong thực phẩm; Phân loại vật liệu; Ứng suất và biến dạng; Đặc tính lưu biến của vật liệu nhớt. Mời các bạn cùng tham khảo!
Chương 3: Tính chất lưu biến thực phẩm Khái niệm Ứng dụng tính chất lưu biến thực phẩm Phân loại vật liệu Ứng suất biến dạng Đặc tính lưu biến vật liệu nhớt Khái niệm lưu biến thực phẩm • Khoa học nghiên cứu biến dạng dòng chảy nguyên liệu, bán thành phẩm thành phẩm – Sự biến dạng: thực phẩm rắn (rau quả, mát, hạt, bánh kẹo, thịt…), mô tả định luật Hooke – Dòng chảy: thực phẩm lỏng (sữa, đồ uống, tương ớt…), mô tả định luật Newton • Mơ tả mối tương quan biến dạng,lực tác dụng ,và thời gian • Tính chất lưu biến thực phẩm phụ thuộc vào thành phần – Vật liệu TP tồn trung gian dạng lỏng rắn thể tính nhớt đàn hồi • Tính chất lưu biến định cấu trúc thực phẩm – Vững (firmness), cứng (hardness), khơ cứng (crispiness), giịn, dễ gãy vỡ (brittleness), kéo dài (extensibility)… Khái niệm lưu biến thực phẩm Ứng dụng tính chất lưu biến TP • Thiết kế q trình (process design): tính tốn, thiết kế thiết bị đường ống, bơm, máy ép đùn, máy khuấy trộn • Phát triển sản phẩm (product development): xác định chức thành phần cấu thành sản phẩm • Kiểm sốt chất lượng của ngun liệu, bán thành phẩm thành phẩm • Kiểm tra tuổi thọ sản phẩm • Đánh giá cấu trúc thực phẩm thông qua mối tương quan với liệu cảm quan (cảm giác miêng, độ đàn hồi, độ liên kết…) • Thực nghiên cứu cấu trúc thực phẩm sử dụng mơ hình tốn học mơ tả tính chất lưu biến https://www.youtube.com/watch?v=cfHcnUMqQ3k Phân loại vật liệu • Vật liệu đàn hồi (elastic material) – Bị biến dạng tác dụng ứng suất lực – Khi lực khơng cịn tự khơi phục lại hình dạng ban đầu • Gelatin pudding, trứng luộc… • Vật liệu nhớt (viscous material) – Bị biến dạng tác dụng ứng suất lực – Khi lực khơng cịn khơng có khả khơi phục lại hình dạng ban đầu • Sữa, nước quả, siro đường… • Vật liệu nhớt đàn hồi (viscoelastic) – Trung gian vật liệu đàn hồi dẻo – Khi ứng suất hay lực tác dụng nhỏ khơi phục lại hình dạng ban đầu – Khi ứng suất hay lực tác dụng lớn bị biến dạng vĩnh viễn • Bột nhào, vanilla pudding, thịt , mứt quả… 4 Ứng suất biến dạng 4.1 Ứng suất (stress) Là lực tác dụng (theo phương bất kỳ) đơn vị diện tích F (Pa, N/m ) A 4.2 Biến dạng (strain) • Biến dạng nén (bulk compression): lực tác dụng vng góc với bề mặt (thể tích vật thay đổi) – – F Ứng suất nén (stress) c A Độ biến dạng nén (strain) c https://www.youtube.com/watch?v=KBNAKUg09r4 https://www.youtube.com/watch?v=y1VyPTA7vU4 https://www.youtube.com/watch?v=D-R6xatWzbM h ho Ứng suất biến dạng D / D0 • Tỷ số poisson H / H0 • Young modulus E • Bài tập 1: Một miếng xúc xích hình trụ có đường kính 2.5 cm chiều cao 5.2 cm Nếu miếng xúc xích chịu áp lực nén 10 N chiều cao thay đổi biết modun đàn hồi xúc xích 9.5x105 Pa • Bài tập 2: Một miếng mát hình trụ có đường kính cm chiều cao 5.5 cm Nếu miếng mát chịu áp lực nén 12 N đường kính miếng mát thay đổi biết modun đàn hồi mát 8x106 Pa, tỷ số poisson la 0.18 4 Ứng suất biến dạng • Biến dạng kéo dài (extension) ): lực tác dụng vng góc với bề mặt (chiều dài vật thay đổi) F – Ứng suất dài (stress) e A L – Độ biến dạng dài (strain) e ln L0 https://www.youtube.com/watch?v=WETV0TdFHQg Ứng suất biến dạng • Biến dạng trượt (shear): lực tác dụng song song (tiếp xúc) với bề mặt (lớp bề mặt dịch chuyển so với lớp phía dưới) – Ứng suất trượt F s A h h – Độ biến dạng trượt L h tg https://www.youtube.com/watch?v=x-UiYHyAUaM ∆L Ứng suất biến dạng a) Ứng suất trượt chất rắn – Sự biến đổi hình dạng thể tích khơng đổi – Nếu vật liệu có tính đàn hồi (elastic material) định luật Hooke áp dụng s G. G: shear modulus (Pa, N/m2) https://www.foodtechcorp.com/shear-test-methods https://www.youtube.com/watch?v=v9uYOeIBwZQ Ứng suất biến dạng b) Ứng suất trượt chất lỏng – Sự biến dạng tuân theo hàm số thời gian – Tốc độ biến dạng (strain rate) s G. G: shear modulus (Pa, N/m2) – Trên thực tế tốc độ trượt (stress rate) thường sử dụng nhiều d * dt (s-1) https://www.youtube.com/watch?v=Ryv_l9V5UO4 Ứng suất biến dạng • Với chất lỏng nhớt lý tưởng s . * [Pa] [Pa.s] [1/s] : độ nhớt động lực học (Pa.s) 1Pa.s = 1000cP Poise = 100cP – Độ nhớt đại lượng vật lý đại diện cho ma sát dòng chảy – Đặc trưng cho trở lực ma sát nội sinh phân tử chúng có chuyển động trượt lên – Vai trị độ nhớt thực phẩm • Chấ t lượng , giá trị cảm quan mong muốn người tiêu dùng • Sự biến đổi màu sắc, thành phần, khối lượng riêng, giá trị dinh dưỡng… • Là thông số quan trọng trình chế biến TP 4 Ứng suất biến dạng – Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt • • • • Áp suất: áp suất tăng độ nhớt chất lỏng Newton tăng Nồng độ: Khi nồng độ tăng độ nhớt tăng theo Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm Loại phân tử Đặc tính lưu biến vật liệu nhớt 5.1 Chất lỏng Newton • Hằng số tỷ lệ ᶯ = độ nhớt = trở lực dòng chảy, độ nhớt cao trở lực lớn – Nước, sữa, dầu, mật ong, cồn… 5 Đặc tính lưu biến vật liệu nhớt 5.2 Chất lỏng phi Newton • Độ nhớt phụ thuộc vào tốc độ trượt – Shear thinning: độ nhớt giảm tăng tốc độ trượt: sữa chua, cháo… – Shear thickening: độ nhớt tăng tăng tốc độ trượt: bơ lạc ... chảy: thực phẩm lỏng (sữa, đồ uống, tương ớt…), mơ tả định luật Newton • Mơ tả mối tương quan biến dạng,lực tác dụng ,và thời gian • Tính chất lưu biến thực phẩm phụ thuộc vào thành phần – Vật. .. hồi, độ liên kết…) • Thực nghiên cứu cấu trúc thực phẩm sử dụng mơ hình tốn học mơ tả tính chất lưu biến https://www.youtube.com/watch?v=cfHcnUMqQ3k Phân loại vật liệu • Vật liệu đàn hồi (elastic... niệm lưu biến thực phẩm • Khoa học nghiên cứu biến dạng dòng chảy nguyên liệu, bán thành phẩm thành phẩm – Sự biến dạng: thực phẩm rắn (rau quả, mát, hạt, bánh kẹo, thịt…), mô tả định luật Hooke