(TIỂU LUẬN) HOẠT độ nước KHỐI LƯỢNG và KHỐI LƯỢNG RIÊNG TÍNH CHẤT HÌNH học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  VẬT LÝ THỰC PHẨM TÀI LIỆU ƠN THI CUỐI KỲ NHĨM SVTH: DRAMA HỘI TEAM KÈN KẸT TÙNG PHONG NHÂN TRUNG LỚP: HC18TP GVHD: TS CHÂU TRẦN DIỄM ÁI TP HỒ CHÍ MINH, 07/2020 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG HOẠT ĐỘ NƯỚC CHƯƠNG KHỐI LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG CHƯƠNG TÍNH CHẤT HÌNH HỌC CHƯƠNG TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CHƯƠNG HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT 5.1 LỰC CĂNG BỀ MẶT 5.1.1 Độ cong (lồi/ lõm) 5.1.2 Phụ thuộc nhiệt độ 5.1.3 Phụ thuộc nồng độ 5.1.4 Hệ lỏng - lỏng - khí 5.1.5 Hệ rắn - lỏng - khí 5.1.6 Động học tượng 5.1.7 Động học hấp phụ bề mặt rắn 5.2 ĐO LƯỜNG HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT 5.2.1 Đo sức căng bề mặt 5.2.2 Đo góc tiếp xúc 5.2.3 Đo dựa vào động lực CHƯƠNG TÍNH THẤM 6.1 KHUẾCH TÁN ỔN ĐỊNH TRONG CHẤT RẮN 6.2 TÍNH DẪN ĐIỆN, ĐỘ DẪN ĐIỆN VÀ ĐIỆN TRỞ 6.3 VẬN CHUYỂN QUA NHIỀU LỚP 6.4 KHẢO SÁT BAO BÌ THỰC PHẨM 6.5 SỰ TRUYỀN THẤM QUA MÀNG CỦA CẤU TỬ 6.6 SỰ PHỤ THUỘC NHIỆT ĐỘ 6.7 PHƯƠNG PHÁP ĐO TÍNH THẤM CHƯƠNG TÍNH CHẤT NHIỆT 7.1NHIỆT ĐỘ 7.2NHIỆT VÀ ENTHALPY 7.3NHIỆT ĐỘNG HỌC CƠ BẢN 7.4NHIỆT DUNG RIÊNG 7.4.1Khí lý tưởng chất r 7.4.2Nhiệt dung chất r 7.5PHÂN LOẠI CÁC QT CHUYỂN PHA 7.6TRUYỀN NHIỆT TRONG THỰC PHẨM 7.7ĐO LƯỜNG TÍNH CHẤT NHIỆT TRONG THỰC 7.8HÀM LƯỢNG CALO TRONG THỰC PHẨM 7.8.1Yêu cầu calo 7.8.2Hàm lượng calo 7.8.3Đo hàm lượng calo 7.9PHÂN TÍCH NHIỆT CHƯƠNG TÍNH CHẤT ĐIỆN 8.1SUẤT DẪN 8.1.1Sự phụ thuộc nhiệt độ 8.1.2Thực phẩm rắn có ng 8.1.3Thực phẩm rắn có ng 8.1.4Dung dịch điện giải (đ 8.1.5Phụ thuộc tần số 8.1.6Sự phụ thuộc nhiệt độ 8.2ĐO LƯỜNG ĐỘ DẪN ĐIỆN (này optional thui 8.3ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN CẢM CHƯƠNG TÍNH CHẤT TỪ 9.1VẬT LIỆU 9.1.1Tính thuận từ 9.1.2Tính sắt từ 9.1.3Tính nghịch từ 9.2 ĐỘ TỪ CẢM 9.3 SỰ CỘNG HƯỞNG TỪ CHƯƠNG 10 CHƯƠNG 11 CHƯƠNG 12 12.1 SÓNG ÂM 12.1.1 Tốc độ âm 12.1.2 Độ lớn 12.2 SIÊU ÂM LỜI NÓI ĐẦU Tài liệu soạn nhằm mục đích giúp bạn sinh viên có tài liệu đầy đủ tổng quát để thực thi cuối kỳ môn Vật lý thực phẩm cách hiệu Nội dung kiến thức lấy từ nguồn tham khảo Food Physics, slide giảng giảng viên Châu Trần Diễm Ái dịch sách Food Physics anh chị K17 Nội dung tài liệu thiếu kiến thức vài chương hạn hẹp nhân lực thời gian, hy vọng hế sau tiếp tục bổ sung để tài liệu hoàn thiện Chân thành gửi lời cảm ơn đến anh chị lớp HC17TP cung cấp cho chúng em nguồn dịch tiếng Việt sách Food Physics, bạn Drama Hội, Team Kèn Kẹt Tùng Phong Nhân Trung giúp đỡ tổng hợp nên tài liệu Chúc bạn thành công! Tp HCM, ngày 24, tháng 07, năm 2020 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái CHƯƠNG HOẠT ĐỘ NƯỚC Giảm tải :vvv CHƯƠNG KHỐI LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG Giảm tải :vv CHƯƠNG TÍNH CHẤT HÌNH HỌC Giảm tải :vvv CHƯƠNG TÍNH CHẤT LƯU BIẾN Lớp: HC18TP - KTTP Trang Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái CHƯƠNG HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT KHÁI NIỆM Là tượng diễn bề mặt phân cách/ranh giới hạt lơ lửng (pha phân tán) pha liên tục Do ln ln liên quan đến hệ phân tán - Hệ phân tán hệ dị thể - Hệ đồng thể khơng có tượng bề mặt - Ví dụ bề mặt phân cách hình thành: ✓ Khi pha rắn (rắn-khí, rắn-lỏng, rắn-rắn), mặt phân cách pha gọi “bề mặt cứng”, không linh hoạt Các hệ lưu chất: linh hoạt ✓ Trong lòng pha, cấu tử có tính chất tương tự Ở bề mặt phân cách cấu tử xung quanh khác nhau, phân tử bề mặt phân pha có tính chất khác lịng pha (P hơi, ) 5.1 LỰC CĂNG BỀ MẶT Hình 5.1: - Trong lịng pha, phân tử M mơi trường gồm cấu tử có → tính chất tương tự Lực hút - đẩy hướng => F=0 Ở bề mặt phân pha, cấu tử bao quanh cấu tử có tính chất khác có lực hút (vd khơng khí) => F≠0 Lớp: HC18TP - KTTP Trang Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái Do đó, để hút phân tử từ lịng pha lên bề mặt, phải thắng lực hướng vào lòng pha lòng pha → → Các phân tử bề mặt có lượng cao Thay đổi điều kiện bề mặt cần thêm công/năng lượng → Giảm diện tích bề mặt phân cách giảm lượng cần (xu hướng vật liệu) - Giọt lỏng: S bề mặt nhỏ hình cầu - Rắn: khơng có dạng cầu chịu tác động nhiều lực khác - Năng lượng căng bề mặt: tính theo diện tích, khơng phải khối lượng 5.1.1 Độ cong (lồi/ lõm) Áp suất mao dẫn: áp lực nhẹ đủ làm “lộ” lịng dung dịch, cần có lực căng bề mặt để tồn Để tăng thể tích giọt lỏng ta phải vượt qua áp suất mao dẫn p o bề mặt - Khi bán kính cong r lớn, độ cong bề mặt thấp Khi r →∞, bề mặt phẳng Với bề mặt phẳng, phương trình Laplace cho (áp suất mao dẫn = 0), nghĩa khơng có khác biệt áp suất bề mặt phẳng - LÕM: Ptrong pha < Pmơi trường Vd: bong bóng (đối với pha nước), xi lanh chia độ Lớp: HC18TP - KTTP Trang Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái - LỒI: Giọt nước không khí 5.1.2 Phụ thuộc nhiệt độ - T tăng, lượng căng bề mặt giảm - T tới hạn, lượng căng bề mặt = - lỏng → không cịn bề mặt phân pha khí - Quan hệ phụ thuộc nhiệt độ lượng căng bề mặt T biểu diễn hàm tuyến tính 5.1.3 Phụ thuộc nồng độ Quan trọng với vật liệu có xu hướng hấp phụ bề mặt Sự hấp phụ ảnh hưởng lớn đến lực căng bề mặt => gọi chất hoạt động bề mặt, chất nhũ hóa (là phân tử lưỡng cực, đầu ưa dung môi, đầu ghét dung mơi) - Chất nhũ hóa, chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt đáng kể với lượng nhỏ Sự tăng nồng độ chất đạt điểm tới hạn (micelle hình thành) sức căng bề mặt khơng cịn giảm đc nữa) Lớp: HC18TP - KTTP Trang Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP - GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái Các hoạt động chế biến xay xát, ép, nghiền trộn -> Tăng độ dẫn điện 8.1.3 Thực phẩm rắn có nguồn gốc động vật - Thịt tươi có hàm lượng nước cao (khoảng 75% m/m) độ dẫn điện (giải thích tương tự trường hợp thực phẩm có nguồn gốc thực vật) - Khi động vật sau chết, hoạt động vi sinh vật enzyme (tự phân hủy) phá vỡ cấu trúc mô tế bào -> tăng độ dẫn điện - Trong trường hợp thịt, 60oC, mối quan hệ tuyến tính khơng cịn phân giải collagen Cơ thịt có tính dẫn điện dị hướng Mơ thịt có loại cấu trúc phiến/thớ, tạo thành từ tất lớp theo hướng 8.1.4 Dung dịch điện giải (điện ly, điện phân) - Độ dẫn điện dung dịch chất điện ly thường đặc trưng độ dẫn tương đương - Khi tăng nồng độ chất điện phân -> mức độ phân ly phân giảm Đối với chất điện giải mạnh, có mối quan hệ tuyến tính độ dẫn điện tương đương bậc hai nồng độ Điều gọi định luật bậc hai Kohlrausch - Các chất điện giải yếu, chẳng hạn axit axetic, khơng tuyến tính không tuân theo luật bậc hai Kohlrausch 8.1.5 Phụ thuộc tần số - Các ion phân ly di chuyển tự dung dịch điện giải bao quanh ion có điện tích trái dấu gần Khi khơng có điện trường, ion tích điện dương kết hợp với ion tích điện âm xung quanh tạo thành nhóm giống khối cầu dung dịch - Khi đặt điện trường, ion tích điện trái dấu kéo theo hướng ngược -> gây biến dạng Lớp: HC18TP - KTTP Trang 30 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP - GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái Mỗi nhóm ion có đám mây phân tử dung môi (chủ yếu nước) bao quanh - Hiệu ứng điện di (electrophoresis): Khi ion di chuyển để phản ứng với lực tạo điện trường -> đám mây dung môi tác động thêm lực kéo bổ sung đảo Khi đặt dung dịch điện phân điện trường dao động (điện áp chiều định kỳ (khơng tĩnh)), nhóm ion hình cầu ban đầu thay đổi biến dạng theo đảo ngược định kỳ với tần số điện trường Lúc này, lực kéo giảm -> tần số độ dẫn điện dung dịch tăng -> hiệu ứng Debye– Falkenhagen 8.1.6 Sự phụ thuộc nhiệt độ độ dẫn tương đương Hai hiệu ứng electrophoretic cataphoretic (2 thằng loại điện di, electro ion âm cata ion dương nha) phụ thuộc vào độ nhớt dung dịch điện phân Tăng nhiệt độ -> giảm độ nhớt -> lực kéo giảm -> giảm hai hiệu ứng - Tăng nhiệt độ -> độ dẫn tương đương tăng Liên quan hệ số nhiệt điện trở k - Các phép đo phòng thí nghiệm độ dẫn điện phải thực điều kiện kiểm sốt nhiệt độ xác, rõ ràng, ghi lại báo cáo rõ ràng với kết đo 8.2 ĐO LƯỜNG ĐỘ DẪN ĐIỆN (này optional thui nhe) Việc đo độ dẫn điện dung dịch lỏng thường thực cách nhúng tế bào đo vào dung dịch Về nguyên tắc, tế bào đo bao gồm hai điện cực, chế tạo theo dạng hình trụ Nó có đầu dò nhiệt độ tế bào gần điện cực để có phép đo ghi lại xác nhiệt độ q trình đo Những đo điện trở R, đối ứng nó, độ dẫn điện G, chất lỏng tồn hai điện cực Sau ta xác định số tế bào b Lớp: HC18TP - KTTP Trang 31 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái Để giảm thiểu nhiễu hiệu ứng cataphoretic electrophoretic điện trường tĩnh, phép đo độ dẫn thường thực có trường dao động, điện đảo ngược định kỳ tần số thông thường Điều giúp kéo dài tuổi thọ điện cực Các tần số thường sử dụng nằm phạm vi - 500 kHz 8.3 ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN CẢM Ngoài điện trở trở kháng điện, điện dung điện cảm tính chất điện quan trọng thực phẩm - Công suất điện (điện dung) vật liệu phụ thuộc vào độ thấm nó, hệ phân cực điện vật liệu Lớp: HC18TP - KTTP Trang 32 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái CHƯƠNG TÍNH CHẤT TỪ 9.1 VẬT LIỆU 9.1.1 Tính thuận từ - - Tính thuận từ xảy vật liệu có: ✓ ✓ Momen động lượng nguyên tử Chứa electron không ghép đôi Các nguyên lý thuận từ: ✓ → Nguyên tử có moment từ Thuận từ Langevin (Phổ biến, VD: Nhôm → moment từ vĩnh cửu) ✓ Thuận từ Pauli (gây kích thích điện tử kim loại) ✓ Thuận từ Van-Vleck gây nguyên tử khỏi mức lượng bình thường - Đặc điểm: VL đưa vào từ trường, nguyên tử phân cực tự định hướng để xếp thành hàng theo chiều phân cực từ trường Vì thế, cường độ từ trường (từ thông) khuếch đại hướng xếp Nó gọi khuếch đại từ trường vật liệu Lớp: HC18TP - KTTP Trang 33 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP - GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái Hiệu ứng Curie: vật liệu thuận từ, khả tự định hướng để đáp lại từ trường bên bị giảm tăng nhiệt độ, nhiệt độ tăng đến mức ngun tử khơng đáp lại từ trường tính thuận từ Nhiệt độ tới hạn mà từ tính xem nhiệt độ Curie 9.1.2 Tính sắt từ Nguyên liệu sắt từ sắt chứa vùng vi mô bên trong, vùng chứa nguyên nguyên tử phân cực có xếp theo hướng cố định Vùng gọi vùng Weiss Tuy nhiên, vùng Weiss có tất các nguyên tử định hướng theo hướng khác với vùng khác cho hướng định hướng phân bố ngẫu nhiên tất vùng Weiss vật liệu sắt từ Khi đặt vật liệu vào từ trường, vùng Weiss với nguyên tử định hướng trở nên thẳng hàng với chiều phân cực từ trường tăng kích thước vùng khác giảm dần cuối biến Vật liệu sắt từ phân cực từ mạnh để đáp lại từ trường bên phân cực mạnh nhiều so với vật liệu thuận từ Điều gọi tính sắt từ Cũng vật liệu thuận từ, khả sắt từ phát triển cực từ mạnh mẽ để đáp lại từ trường bên giảm tăng nhiệt độ nhiệt độ tới hạn đạt từ tính bị 9.1.3 Tính nghịch từ - ➔ Vật liệu nghịch từ tạo thành từ nguyên tử: ✓ Có electron spin ghép đơi ✓ Khơng có momen động lượng Không phân từ không chịu tác dụng đặt từ trường Bình thường, momen từ electron spin khơng ghép đơi song song với Nhưng có vài vật liệu hướng phản song song Khi điều xảy ra, momen từ tính ngược bù trừ cho triệt tiêu lẫn để khơng có phân cực từ phát triển Trong trường hợp này, vật liệu xem Lớp: HC18TP - KTTP Trang 34 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái nghịch từ Điều gọi phản sắt từ Hầu hết sắt oxit, magan oxit có trạng thái Nhiệt độ Neel nhiệt độ trạng thái phản sắt từ biến - chuyển thành trạng thái thuận từ Vật liệu Ferri trạng thái Ferri: Khi vật liệu có spin xếp - phản song song spin có độ lớn khác dẫn đến từ độ khác 9.2 ĐỘ TỪ CẢM ⃗⃗ = 0.⃗ -2 Trong đó: B – mật độ từ thơng hay cịn gọi cảm ứng từ, V.s.m H 0- – cường độ từ trường, A.m -1 số từ – độ từ thẩm -2 J – độ từ hóa, V.s.m Mật độ từ thơng từ trường không gian phụ thuộc vào chất vật liệu chiếm không gian, tối thiểu khơng có vật chất (trong chân khơng) = Do đó, độ từ thẩm đặc trung cho khả thấm từ trường vào vật liệu Trong chân không, độ từ thẩm Độ từ hóa J chêch lệch mật độ từ trường vật liệu B mật độ từ trường chân không B0 J=∆ = −B0 = = ( −1) Lớp: HC18TP - KTTP − Trang 35 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP Với = −1 VàJ=χ GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái độ cảm từ, đo lường cho độ từ hóa vật liệu khả thấm từ trường vào vật liệu 9.3 SỰ CỘNG HƯỞNG TỪ Kỹ thuật quang phổ dựa suy đoán trạng thái khác momen từ gọi kỹ thuật cộng hưởng từ Cộng hưởng từ hạt nhân ký hiệu NMR Tần số cộng hưởng phụ thuộc hầu hết vào momen từ h.f = B Công nghệ NMR dùng để đo lường tần số cộng hưởng (tần số hấp thụ) hạt nhân nguyên tử Sự đo lường cho ta thông tin nguyên tử, trạng thái liên kết nguyên tử kế cận Lớp: HC18TP - KTTP Trang 36 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái CHƯƠNG 10 TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CHƯƠNG 11TÍNH CHẤT QUANG HỌC Giảm tải :vv CHƯƠNG 12 TÍNH CHẤT ÂM HỌC (Giảm tải :vvv) Tính chất âm học đặc tính chi phối cách vật liệu phản ứng với sóng âm (âm thanh) (Acoustical properties are those that govern how materials respond to sound waves, which are what we perceive as sound) Hạ âm: 0–16 Hz Âm nghe được:16 Hz – 16 kHz Siêu âm: 20 kHz – 10 GHz Hyper sound: 109 –1012 Hz 12.1 SÓNG ÂM Sóng âm truyền qua mơi trường vật chất dạng sóng dọc học - Tất vật chất có khả truyền sóng âm chúng có mức độ đàn hồi Do đó, âm truyền qua chất khí, chất lỏng chất rắn - Sóng âm tạo nhiễu học: nhiễu -> rung động khơng khí -> màng nhĩ rung lên -> nghe Do âm khơng tồn chân không Lớp: HC18TP - KTTP Trang 37 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP 12.1.1 - GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái Tốc độ âm Tốc độ âm phụ thuộc vào độ liên kết cường độ liên kết phân tử nguyên tử dao động môi trường vật chất mà qua sóng âm truyền (Rắn>lỏng>khí) - Tốc độ âm khơng khí phụ thuộc vào mật độ nó, phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất, độ ẩm (nhiệt tăng -> v tăng; ẩm tăng -> v tăng; p tăng -> v tăng) - Tính âm thanh: ✓ Năng lượng âm thanh: dòng lượng truyền từ nguồn phát sóng âm (bảng 12.4) ✓ Vận tốc hạt: vận tốc phân tử nguyên tử dao động qua lại sóng di chuyển Khác với tốc độ âm tốc độ sóng ✓ Mức độ âm tương đối: định lượng cách lấy logarit tỷ lệ lượng âm định với đại lượng tham chiếu (đại lượng tối thiểu mà tai người cảm nhận -> decibel (dB)) ✓ Cường độ âm tương đối: thước đo mức công suất âm đơn vị diện tích biểu thị thương số công suất âm dP truyền qua vùng tăng dA, vng góc với hướng dòng lượng P I = dP/dA ✓ Áp suất âm thanh, định lượng biên độ dao động áp suất, Pa ✓ Tốc độ tín hiệu áp suất: 12.1.2 Độ lớn âm lượng - Độ lớn kết hợp biên độ (áp suất âm thanh) tần số sóng âm - Độ lớn tương đối: LS = 20 · lg (p/p0) (phon) - Ở tần số 1000 Hz, giá trị mức áp suất âm độ lớn Lớp: HC18TP - KTTP Trang 38 Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP - GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái Sự nhiễu âm: âm nhận chứa phần âm khoảng tần số liên tục định - Đường cong trọng số A sử dụng để đo nhiễu môi trường công nghiệp, đường cong B C cho âm to đường cong D để đánh giá độ nhiễu máy bay lớn 12.2 SIÊU ÂM - Tần số cao 20 kHz – 10 GHz, nghe tai người, - Siêu âm cho thấy tượng khúc xạ, nhiễu xạ phản xạ, giống tia sáng - Ứng dụng: phân tán, nhũ hóa, làm sạch, khử khí, kiểm soát trùng hợp, khoan, gọt, cắt, hàn, kiểm tra vật liệu, chẩn đốn y khoa,… - Ứng dụng cơng nghiệp: Bộ dao động điện dựa hiệu ứng áp điện nghịch đảo - từ tính - Phần lớn ứng dụng phân tử đạt gia tốc lớn trường siêu âm (10 10 g) - Sóng siêu âm ngắn nằm phạm vi với sóng điện từ nhìn thấy Lớp: HC18TP - KTTP Trang 39 ...MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG HOẠT ĐỘ NƯỚC CHƯƠNG KHỐI LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG CHƯƠNG TÍNH CHẤT HÌNH HỌC CHƯƠNG TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CHƯƠNG HIỆN TƯỢNG... GVHD: TS Châu Trần Diễm Ái CHƯƠNG HOẠT ĐỘ NƯỚC Giảm tải :vvv CHƯƠNG KHỐI LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG Giảm tải :vv CHƯƠNG TÍNH CHẤT HÌNH HỌC Giảm tải :vvv CHƯƠNG TÍNH CHẤT LƯU BIẾN Lớp: HC18TP - KTTP... fugacity f Độ bền tương đối không thứ nguyên gọi hoạt độ hợp chất hóa học Trong trường hợp với nước, nhận đại lượng hoạt động nước: = (7.23) Khi entanpy Gibbs phụ thuộc vào hợp chất hóa học, phần