Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 25 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Nội dung
1
VẬT LÝTHỰC PHẨM
(Food Physics)
CBGD: Dương Văn Trường
Viện Công nghệ sinh học và Thực phẩm
Đại học Công nghiệp TP HCM
Nội dung chương trình
• Chương 1: Các thông số vậtlý và tính chất
của thực phẩm
• Chương 2: Các tính chất lưu biến của thực
phẩm
• Chương 3: Phương pháp và thiết bị thường
sử dụng để kiểm tra các thông số vậtlý của
thực phẩm
• Chương 4 : Kỹ thuật xử lýthựcphẩm không
sử dụng nhiệt
Tài liệu tham khảo
• Bài giảng VLTP :
https://sites.google.com/site/duongvantruong1510/cong-
nghe-thuc-pham/vat-ly-thuc-pham
• Wilhelm, Luther R., Dwayne A. Suter, and Gerald H.
Brusewitz. 2004. Physical Properties of Food
Materials. Chapter 2 in Food & Process Engineering
Technology, 23-52. St.
• James F. Steffe, 1996, Reological methods in food
process engineering (second edition), Freeman
Press, USA.
• Jasim Ahmed Hosahalli S. Ramaswamy, Stefan Kasapis
Joyce I. Boye, Novel Food Processing (Effects on
Rheological and Functional Properties), CRC Press
• Physical Chemistry of Foods
2
Chương 1:
Các thơng số vậtlý và tính chất của thực
phẩm
Các thông số vậtlý của thực phẩm
• Độ dài : L (m)
• Diện tích : S (m
2
)
• Thể tích : V (m
3
)
• Khối lượng : m (kg)
• Khối lượng riêng: ρ (kg/m
3
)
• Áp suất : P (N/m
2
)
• Vận tốc : v (m/s)
• Độ nhớt : µ (Ns/m
2
)
• Nhiệt lượng riêng : i, I (J/kg)
• Nhiệt dung riêng : c (J/kg.độ)
• Hệ số dẫn nhiệt : λ (W/m.độ)
• Hệ số truyền nhiệt : k (W/m
2
.độ)
• Nhiệt độ : T (độ C, độ F, độ K)
Các thông số vậtlý của thực phẩm
(tt)
3
Dimensions
Dimensions are represented as symbols (ký
hiệu) by:
• length [L],
• mass [M],
• time [t],
• temperature [T]
• force [F].
(Thứ nguyên)
All engineering quantities can be expressed in terms of these fundamental
dimensions
• Length = [L], area = [L]
2
, volume = [L
]3.
• Velocity = length travelled per unit time=[L]/[t]
• Acceleration = rate of change of
velocity=[L]/[t]x1/[t]=[L]/[t][t]=[L]/ [t]
2
• Pressure = force per unit area=[F]/[L]
2
• Density = mass per unit volume=[M]/[L]
3
• Energy = force times length=[F] x [L].
• Power = energy per unit time=[F] x [L]/[t]
Dimensions
(Thứ nguyên)
UNITS AND CONVERSION FACTORS
• Length 1 inch= 0.0254 m
1 ft= 0.3048 m
• Area 1 ft
2
= 0.0929m
2
• Volume 1 ft
3
= 0.0283 m
3
1 liter= 0.001 m
3
Đơn vò và hệ số chuyển đổi
4
UNITS AND CONVERSION FACTORS
(cont)
• Mass 1 lb= 0.4536 kg
1 mole = molecular weight in kg
• Density 1 lb/ft
3
= 16.01 kg m
-3
• Velocity 1 ft/sec= 0.3048 m s
-1
• Pressure 1 lb/m
2
= 6894 Pa
1 torr= 1 mm Hg
• 1 atm= 1.013 x 10
5
Pa = 760 mm Hg
• 1 atm= 9,81 x 10
4
N/m².
UNITS AND CONVERSION FACTORS
(cont)
Force 1 Newton= 1 kg m s
-2
Viscosity
Dynamic (đ nh t đ ng l c h c, đ nh t tuy t đ i, đ nh t)
- Pa.s = kg.m
-1
.s
-1
, Pa.s = Ns/m²,
- Poise : 1 cP= 0.001 N.s.m
-2
= 0.001 Pa.s = 1 mPa.s
1P = 100 cP
- Dyne/cm² : 1 dyne = 10
-5
N, dyn/cm² = 0,10 N/m²
Cinematic (đ nh t đ ng h c)
Đơn v : St (stock), cSt, m²/s, mm²/s
1 cSt = 1 mm²/s; 1 St = 1 cm²/s
1 lb/ft sec= 1.49 N s m
-2
= 1.49 kg m
-1
s
-2
Energy 1 Btu= 1055 J
1 cal= 4.186 J
Power 1 kW= 1 kJ s
-1
1 horsepower (HP) = 745.7 W = 745.7 J s
-1
1 ton refrigeration= 3.519 kW
UNITS AND CONVERSION FACTORS
(cont)
• (M) Mega = 10
6
,
(k) kilo = 10
3
g
(m) milli = 10
-3
,
• 1 m = 10
9
nm = 10
10
Å
• (µ) micro = 10
-6
m
• Ñoä F = 32 + 9/5.ñoä C
• Ñoä K = 273,15 + ñoä C
5
Tại sao phải nghiên cứu tính chất vật ly của thực phẩm?
- Phân tích thi t
b
- XD h th ng
thi t b phù
h p
M c đích
Thay đ i c a quá
trình ch bi n:
biến đổi cơ học,
nhiệt, điện, quang,
âm và điện từ
TP có ngu n g c sinh
h c : tươi s ng
ho c qua ch bi n
ỨNG DỤNG CỦA CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ
(Physical Properties Applications)
• xác định, lượng hóa việc mô
tả vật liệu thực phẩm
• cung cấp dữ liệu cho ngành
kỹ thuật thực phẩm
• tiên đoán tính chất của vật
liệu mới từ đó đa dạng hóa
thực phẩm
Mục đích:
• Đánh gia chất
lượng???
• Phân loại
• Quyết định gia thành
2. Hình dạng, kích thước
Các đặc trưng vậtlý của vật liệu thực phẩm
6
Cách xác định thể tích
• Phương pháp
cân chất lỏng
• Dùng ống đong : đo trực tiếp phần lỏng
tăng lên
• Dùng buret : đo trực tiếp
Phương pháp dùng tỷ trọng kế
dạng khí
• PV = n RT
• Nén phòng 1 : lên áp P
1
và giữ
nguyên
• Mở van 2, áp suất là P
2
.
m = m
1
+ m
2
P
1
V
1
= P
2
V
1
+ P
2
V
a2
V
s
= V
2
– V
a2
V
2
V
1
V
s
7
Xác định kích thước
Đậu Hà Lan
Dưa hấu
Hình học cơ bản
Xác định kích thước (tt)
Hình dạng khác
Quả lê
Củ cà rốt
Quả chuối
Các loại hạt: gạo, bắp…
Hạt gạo
Hạt bắp
Hạt tiêu
8
Các loại con: tôm, cá, cua
Một sô vật liệu có hình dạng phức tạp không
xác định kích thước ⇒???
Kỹ thuật scan 3D : xác định chính xác kích
thước và khối lượng của thực phẩm
- phục vụ cho quá trình phân chia
chính xác nhất.
1. Khối lượng riêng (Density)
ρ = m/v, kg/m³.
Quan hệ khối lượng và thể tích??
ứng dụng : định lượng???
Các đặc trưng vậtlý của vật liệu thực phẩm
Các loại khối lượng riêng
• Khối lượng riêng rắn (solid density) ρ
ρρ
ρ
s
: khối lượng/thể tích (thể
tích được xác định bằng cách đuổi hết khí tồn tại trong các
pore của vật liệu rắn), không tính đến các khí trong chất rắn.
• Khối lượng riêng vật liệu (chất)- material (susbtance) density
ρ
ρρ
ρ
m
– là khối lượng riêng được xác định bằng khối lượng/thể
tích (thể tích được xác định bằng việc nghiền nhỏ các hạt thành
bột mịn)
• Khối lượng riêng hạt (particle density) ρ
ρρ
ρ
p
: khối lượng hạt/thể
tích của hạt, thể tích được xác định là các pore đóng, không
tính đến các pore mở.
• Khối lượng riêng biểu kiến (apparent density) ρ
ρρ
ρ
app
: khối
lượng/thể tích của vật liệu, thể tích của tất cả các pores trong
vật liệu, được xác định bằng kích thước hình học, hoặc sử
dụng phương pháp mực chất lỏng dâng lên khi thêm chất rắn
vào: = khối lượng/thể tích hình học.
• Khối lượng riêng tổng thể (bulk density) ρ
ρρ
ρ
bulk
: là khối lượng
riêng tính cho các vật liệu đóng gói hoặc xếp chồng chất lên
nhau, thể tích của chúng được xác định bằng tổng thể thể tích
của chúng (kể cả phần rỗng do xếp chồng lên nhau).
9
Tính toán khối lượng riêng
• Xv : phần thể tích, m³/m³
• Xw: phần khối lượng,
kg/kg
Khối lượng riêng của các chất tinh khiết, kg/m³:
T : nhiệt độ của thực phẩm, °C (ứng dụng -40 150°C)
Tính toán khối lượng riêng
Bài tập: tính khối lượng riêng của bánh Spinach ở 20°C, Tổng khối lượng của
bánh là 100 g, biết thành phần của chúng như sau
Đáp số : 1030,53 kg/m³.
- Đối với thực phẩm
dạng lỏng : hay dùng
đơn vị là tỷ trọng.
Tỷ trọng của thực phẩm:
là tỷ số giữa khối lượng
riêng của chất lỏng so
với khối lượng riêng của
nước ở 4°C.
ứng dụng : quá trình rửa
thực phẩm, phân loại,
10
Đô xốp (Porosity)
• Độ xốp : là tỷ lệ phần trăm
không khí chiếm chỗ của khối
hạt so với một đơn vị thể tích
của cả khối thực phẩm.
• Độ xốp = thể tích của khí/thể
tích của toàn bộ TP.
• Độ xốp: khuếch tán vật chất???
• Độ xốp của thựcphẩm càng
nhỏ thì gây nhiều cản trở cho
quá trình sấy, đun nóng,
Cách xác định độ xốp 1:
• Dùng phần mềm
Image J :
– Chụp ảnh bằng kính
hiển vi
– Sử dụng phần mềm
phân tích hình ảnh
của các pore, bọt
khí,…
– Xác định tỷ lệ về kích
thước bọt, bán kính
trung bình và phần
trăm diện tích của
khí chiếm chỗ.
Hình ảnh độ xốp của bánh mì
(1 cm²)
Image J
• ImageJ : http://rsb.info.nih.gov/ij/
Kết quả phân tích độ xốp trên ImageJ
Phân bố kích thước của các bọt khí
Kết quả được xác định : 0,348
. chất của thực phẩm • Chương 2: Các tính chất lưu biến của thực phẩm • Chương 3: Phương pháp và thiết bị thường sử dụng để kiểm tra các thông số vật lý của thực phẩm • Chương 4 : Kỹ thuật xử lý thực phẩm. 1 VẬT LÝ THỰC PHẨM (Food Physics) CBGD: Dương Văn Trường Viện Công nghệ sinh học và Thực phẩm Đại học Công nghiệp TP HCM Nội dung chương trình • Chương 1: Các thông số vật lý và tính. CRC Press • Physical Chemistry of Foods 2 Chương 1: Các thơng số vật lý và tính chất của thực phẩm Các thông số vật lý của thực phẩm • Độ dài : L (m) • Diện tích : S (m 2 ) • Thể tích : V (m 3 ) •