1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Vật lý thực phẩm pptx

25 2,6K 58

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 25
Dung lượng 2,18 MB

Nội dung

Kỹ thuật scan 3D : xác định chính xác kích thước và khối lượng của thực phẩm - phục vụ cho quá trình phân chia Các đặc trưng vật lý của vật liệu thực phẩm Các loại khối lượng riêng • Khố

Trang 1

V ẬT 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 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

• 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

Trang 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/m2.độ)

• Nhiệt độ : T (độ C, độ F, độ K)

Các thông số vật lý của thực phẩm

(tt)

Trang 3

• 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]

Trang 4

UNITS AND CONVERSION FACTORS

Trang 5

Tại sao phải nghiên cứu tính chất vật ly của thực phẩm?

biến đổi cơ học,

nhiệt, điện, quang,

(Physical Properties Applications)

• xác định, lượng hóa việc mô

Mục đích:

• Đánh gia% chất lượng???

Trang 6

Cách xác định thể tích

• Phương pháp cân chất lỏng

• Dùng ống đong : đo trực tiếp phần lỏng

Trang 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

Các đặc trưng vật lý của vật liệu thực phẩm

Các loại khối lượng riêng

• Khối lượng riêng rắn (solid density) ρρρρs: 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

ρm– 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) ρp: 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) ρapp: 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) ρbulk: 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).

Trang 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

ứng dụng : quá trình rửa thực phẩm, phân loại,

Trang 10

ĐôF xốp (Porosity)

• Độ xốp : là tỷ lệ phần trămkhông khí chiếm chỗ của khốihạt so với một đơn vị thể tíchcủa cả khối thực phẩm

• Độ xốp = thể tích của khí/thểtích của toàn bộ TP

• Độ xốp: khuếch tán vật chất???

• Độ xốp của thực phẩm càngnhỏ thì gây nhiều cản trở choquá 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

Trang 11

Cách xác định độ xốp 2:

• Độ xốp của khối thực phẩm

εtotal= εapp + εbulk

Trang 12

Bài tập 1

V2

V1

Vs

Khi đo độ xốp của mẫu táo sấy, mẫu đặt trong phòng

2 Khi van 1 đóng thì áp suất tại phòng 1 là 0,508

atm Khi van 2 mở thì áp suất cân bằng của hai

phòng là 0,309 atm Tính độ xốp của miếng táo sấy?

Trái sơri có độ ẩm là 77,5% (kg/kg) Khối lượng riêng biểu kiến

(apparent) và khối lượng riêng toàn khối (bulk) lần lượt là 615 kg/m³ và

511 kg/m³ ở 25°C biết rằng thành phần của trái sơri chỉ có

cacbonhydrat và nước, tính độ xốp của trái sơri khi xếp chồng chất lên

nhau (εtotal) Biết rằng, khối lượng riêng của cácbonhydrat là 1586 kg/m³

và của nước à 997 kg/m³

Đáp số :

3 Bề mặt riêng và sức căng bề mặt

- Bán kính hiệu dụng của phân tử

- Lực hút phân tử làm cho các chất bị hút vào lòng của nó

làm cho chất lỏng có xu hướng làm giảm bề mặt tối thiểu

trong điều kiện nhất định

Trang 13

• Lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài của ranh

gi ới phân chia va làm giảm bê mặt chất lỏng gọi là

s ức căng bê mặt Đơn vị đo: N/m; J/m², dyne/cm.

• Dưới tác dụng của sức căng bê mặt, chất lỏng khi

không có tác dụng của ngoại lực luôn có dạng hình

cầu vì hình cầu là hình có bê mặt nho' nhất trong các

hình có cùng thê' tích va do đo* khi ấy năng lượng bê

mặt của giọt lỏng là tối thiểu, giúp nó tồn tại bền

J = N.m (A = F.S) 1dyne = 10 -5 N 1dyne/cm=10 -7 N.m

• Gia* trị của sức căng bê mặt phu3 thuộc vào bản

chất của các pha tiếp xúc, nhiệt đô3 va lượng chất

hòa tan

Sức căng bề mặt của chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ;

đối với nhiều chất lỏng, sức căng bề mặt giảm khi

nhiệt độ tăng

Tương tác giữa các phân tư' của chất càng lớn thi sức

căng bê mặt càng lớn

• Sức căng bề mặt của một chất lỏng được xác

định tại một điều kiện nhất định (nhiệt độ, áp

suất, ) khi bề mặt tiếp xúc với chân không

Trang 14

Hình 1:

(a)Giọt nước trên bề mặt ghét nước (hydrophobic) (b) giọt nước trên bề mặt thích nước (hydrophilic).

Hoạt tính bêK mặt

Khái niệm : Những chất mà khi cho

một lượng rất nhoM sẽ làm giảm sức

căng bêK mặt gọi là chất có hoạt tính

- Là chất mà phân tử của nó phân

cực: một đầu ưa nước và một đuôi

kị nước

- Những chất này tan được trong

nước vaK trong dung môi hữu cơ

Trang 15

Khi cho chất hoạt động bêK mặt vào trong dung dịch, nó sẽ tạo thành các hạt mixen (micelle) -Tùy theo môi trường mà mixen có đầu quay ra ngoài hay quay vào trong

VD: Một mixen với phần đầu kị nước hoà tan trong dầu, trong khi phần ưa nước hướng ra phía ngoài, như là Liner Alkyl Benzen Sunfunat Acid, xà phòng

Phân loại chất hoạt động bêK mặt

• Ion âm

• Ion dương

• Không mang điện tích

• Mang cả hai điện tích

Trong quá trình hoạt động của chất hoạt

động bêK mặt liên quan đến chuyển động

lực học của hêF thống, liên quan đến mức

đôF trật tưF, hỗn độn của hêF thống.

Trang 16

ng dụng

• Chất hoạt hóa bề mặt ứng dụng rất nhiều trong

đời sống hàng ngày Ứng dụng phổ biến nhất là

bột giặt,nước rửa chén, sơn, nhuộm

• Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa

cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp : chocolat, sữa

chua, kem

• Tính chất bêK mặt vô cùng quan trọng trong công

đoạn rửa, những chất tẩy rửa làm giảm sức

căng bêK mặt làm cho các chất bẩn ở dạng rắn

dêX tách ra khỏi bêK mặt

• Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ

• Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa

đường, tăng cường độ đóng rắn của bê tông

Ngoài ra những ứng dụng trong các lĩnh vực khác

như

• Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm

cho vải sợi, chất trợ nhuộm

• Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan

• Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc

tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt để làm giàu

khoáng sản

• Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa

cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp

Trang 17

Xà phòng hay xà bông là một chất tẩy rửa

các vết bẩn, vết dầu mỡ

• Thành phần của xà phòng là muối natri

hoặc kali của axít béo.

• Xà phòng được dùng dưới dạng bánh,

bột hoặc chất lỏng

• Một là đầu hiđrocacbon kị nước, còn một

đầu là ion kim loại ưa nước.

• Đối với các vết bẩn, dầu mỡ bám trên

mặt vải thì đuôi kị nước sẽ quay vào trong

vết bẩn, đầu ưa nước hướng ra ngoài

Sau đó sẽ tạo thành mixen là một khối

dạng cầu có đầu ưa nước quay ra ngoài

tách vết bẩn ra khỏi bề mặt vải

4 TÍNH CHẤT NHIỆT (Thermal Properties)

Vật liệu thực phẩm phải trải qua các công đoạn: tưK

thu hái, vận chuyển, xưM ly%, chê% biến, bảo quản, lưu

trưX đêM chuẩn bị cho khâu tiêu thuF

Chỉ có rất ít thực phẩm tươi: trái cây, rau đi tưK

cánh đồng tới nơi tiêu thuF (ăn) mà không có xưM ly%

nhiệt

Mục đích của xưM ly% nhiệt đêM: duy trì chất lượng,

kéo dài thời gian bảo quản vaK tạo đôF ngon riêng

Vd : Chê% biến thủy sản: Các quá trình nhiệt bao

gồm: - làm lạnh, làm đông, nung nóng ⇒ lấy nhiệt

ra hoặc cung cấp nhiệt, muốn được chính xác phải

có thông sô% nhiệt

Trang 18

Các hình thức truyền nhiệt: Dẫn nhiệt, đối lưu vaK bức xaF

• Dẫn nhiệt: là phương thức truyền nhiệt có sưF tiếp xúc giữa

hai vật với nhau

• Đối lưu: nhiệt truyền từ môi trường khí hoặc lỏng đến thực

phẩm rắn

• Bức xaF: là nhiệt truyền cho thực phẩm bằng sóng điện từ

• SưF truyền nhiệt vào trong thực phẩm phuF

thuộc đầu tiên vào sưF chênh lệch nhiệt đôF,

tính chất vật ly% (hình dạng, kích thước,

thông sô% nhiệt) của thực phẩm

• Mỗi cơ chê% truyền nhiệt gắn liền với thông

sô% nhiệt liên quan

• Tính chất nhiệt được xác định thông qua đo

lường trực tiếp bằng các thi% nghiệm hoặc

tính toán thông qua các thành phần thực

phẩm (nước, protein, carbon)

HỆ SỐ DẪN NHIỆT

• Ở trạng thái ổn định, sưF dẫn nhiệt xuyên qua

vật rắn , khi đo% tính chất nhiệt quan trọng nhất

là hêF sô% dẫn nhiệt (λ)

• λ: lượng nhiệt dẫn qua 1 đơn vị chiều dài khi có

sưF chênh nhau 1 đôF

• λ được dùng đêM đánh gia% nhiệt truyền qua vật

thêM dêX hay kho%

• Nhiệt truyền nhanh qua miếng kim loại nhưng

lại chậm qua gôX, khi đo% ta nói hêF sô% dẫn nhiệt

của kim loại lớn hơn của gôX

Vd: đồng: λ= 400 w/m.đôF; nhôm: λ= 120w/m.độ;

inox λ= 40 - 50w/m.độ

Trang 19

• Vật liệu có hêF sô% dẫn nhiệt nhoM sẽ trơM thành vật

liệu cách nhiệt: bông thủy tinh, polyurethane, …

• HêF sô% dẫn nhiệt của thực phẩm rất nhoM vaK nằm

trong dải hẹp: 0,2 – 0,5 W/m.đôF

• For fruits and vegetables with water content

greater than 60%, thermal conductivity can be

computed by the equation (Sweat, 1974):

Thời gian nấu thực phẩm nhanh hay chậm là

do bản thân thực phẩm chư% không phải là

do dụng cụ

carbohydrate (c); protein (p);

fat (f); ash (a); and water (w).

• Nhiệt dung riêng: nhiệt lượng cần thiết

cung cấp cho 1kg vật chất đêM nhiệt đôF của

vaK lỏng được xác định ở áp suất không

đổi)

• NRD liên quan trực tiếp đến năng lượng

cung cấp cho vật thêM

Nhiệt dung riêng:

Trang 21

Cp = w+

Cp = 1,67 + 2,51 Xw, kJ/kg.độ

carbohydrate (c); protein (p);

fat (f); ash (a); and water (w).

Có thêM tính Cptheo chất khô (pr, li, khoáng…)

+

p a b X C

• HêF sô% khuếch tán nhiệt (Thermal

diffusivity) cho biết trường nhiệt đôF trong

thực phẩm biến thiên nhanh hay chậm

α= λ /ρcp

của thực phẩm α= 1 × 10-7 to 2 × 10-7m2/s

HêF sô% khuếch tán nhiệt

(Thermal diffusivity)

Trang 22

NH CHẤT ĐIỆN TỪ

PhôM điện tưK

PhôM điện tưK chia ra thành 3 vùng : Vùng tử ngoại(có bước

sóng nhỏ), vùng ánh sáng khaM kiến (bước sóng từ 400 – 700

nm và vùng hồng ngoại (bước sóng lớn hơn 700 nm)

Năng lượng tử ngoại vaK năng lượng hồng ngoại là hai dạng

của sóng điện tưK, có thêM truyền đi trong không gian, xuyên

thấu trong thực phẩm vaK chuyển thành năng lượng nhiệt nung

nóng thực phẩm

ứng dụng

- ánh sáng khaM kiến : đánh gia% cảm quan

- vùng tử ngoại trở xuống : tia cực tím (vô trùng), chiếu xaF

thực phẩm (bảo quản), tia X (chụp X quang), tia bức xaF (xaF trị

– điều trị ung thư, bướu côM…)

- vùng hồng ngoại trở lên : ứng dụng cho quá trình sấy, dạng

truyền thông tin như: rada, radio,TV, vêF tinh nhân tạo

Trang 23

- Giữa năng lượng vi sóng vaK năng lượng

hồng ngoại có những điểm khác nhau

-Quá trình làm nóng phụ thuộc vào đặc trưng bề mặt của thực phẩm, màu sắc của thực phẩm -Quá trình dẫn nhiệt vào trong phụ thuộc vào hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm (phụ thuộc vào lượng ẩm của thực phẩm)

-Áp dụng trong quá trình sấy, làm nóng bề mặt của thực phẩm, ít làm

hư hỏng trong lòng thực phẩm

Nung nóng thực phẩm bằng lò vi

ng (lò viba), f= 2450 MHz

- Phân tưM nước gồm 1 nguyên tưM oxy vaK 2

nguyên tưM Hydro, do oxy có đôF âm điện

lớn làm cho nước trơM thành phân tưM lưỡng

cực.

- Khi thực phẩm được đặt trong một trường

điện tưK thiK các lưỡng cực nước sẽ định

hướng theo hướng của trường điện tưK vaK

khi trường điện tưK dao động nhanh thiK các

phân tưM nước cũng bị dao động theo

- Do sưF biến dạng của các cấu trúc phân tưM

gây nên khi nó sắp xếp định hướng trơM lại

theo trường điện tưK mà nó chuyển năng

lượng vi sóng thành nhiệt, trong quá trình

đo% nó cũng chịu ảnh hưởng bởi đôF nhớt

của thực phẩm

- Sô% lượng lưỡng cực vaK sưF thay đổi của nó theo

trường điện tưK được xác định thông qua hằng

sô% điện môi của thực phẩm

- Khi thực phẩm đặt trong một trường điện tưK như

vậy nó sẽ hấp thu sóng vaK chuyển thành nhiệt,

lượng nhiệt được hấp thu đo% đựơc gọi là “lose

factor” – hêF sô% tổn thất Thực phẩm có đôF ẩm

càng cao thiK “lose factor” càng lớn do đo% nó hấp

thu nhiệt nhanh hơn

Trang 24

- Do cấu trúc thực phẩm không đồng nhất nên sưF

hấp thu năng lượng vi sóng không đồng đều, do

đo% xảy ra sưF dẫn nhiệt tưK nơi có nhiệt đôF cao

sang nơi có nhiệt đôF thấp

- Thủy tinh vaK giấy vaK polymer có hêF sô% “lose

factor” rất thấp, năng lượng vi sóng xuyên thấu

rất dêX nên nó không bị đun nóng

- Kim loại làm cho năng lượng vi sóng bị phản xaF

- ĐôF xuyên thấu của vi sóng

Thư3c phâ'm Lose factor Chuô*i (tươi) 17 Thi3t bo 16 Ba*nh mi 0,005

Ca* nâ*u rô*i 12

Dâu ăn 0,2 Thu'y tinh 0,1

- Vi sóng có tốc đôF truyền nhiệt, đun nóng nhanh

không cần có những bêK mặt truyền nhiệt vì vậy

việc nung nóng bằng lò vi sóng được áp dụng cho

nhiều loại thực phẩm:

- Tan gia%, sấy, nướng, hâm nóng…

Trang 25

• Theo các phương pháp tan gia% truyền thống, mất

rất nhiều thời gian, sưF tan gia% diễn ra ở lớp bên

ngoài rồi tưK tưK đi vào bên trong, nếu không có

kinh nghiệm thiK sẽ không kiểm soát được tan gia%

• Khi tan gia% bằng lò vi sóng: Năng lượng vi sóng

đi xuyên vào trong thực phẩm làm cho quá trình

tan gia% diễn ra rất nhanh, người ta cũng dùng

quá trình này đêM làm nóng chảy các loại mơX,

chất béo, tuy nhiên cũng nảy sinh những kho%

khăn:

• Đối với loại thực phẩm đông block có kích

thước lớn

• Khi tan giá,viK nước có hêF sô% tổn thất lớn hơn

nước đa% nên khi nó tan ra, nó sẽ hấp thu năng

lượng lớn hơn nước đa% rất nhiều, với quá trình

diễn biến tiếp theo, phần tan ra bị nung nóng

qúa mức, có những phần bị nấu lên trong khi có

những phần khác vẫn bị đóng băng ⇒ Tan gia%

không đều

• Khắc phục:

- Giảm năng lượng vi sóng

- Tác dụng dưới dạng xung (thời gian tan gia% sẽ

kéo dài)

Ngày đăng: 29/03/2014, 01:20

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

2. Hình dạng, kích thước - Vật lý thực phẩm pptx
2. Hình dạng, kích thước (Trang 5)
Hình dạng khác - Vật lý thực phẩm pptx
Hình d ạng khác (Trang 7)
Hình ảnh độ xốp của bánh mì - Vật lý thực phẩm pptx
nh ảnh độ xốp của bánh mì (Trang 10)
Hình có cùng thê' tích va do đo* khi ấy năng lượng bê - Vật lý thực phẩm pptx
Hình c ó cùng thê' tích va do đo* khi ấy năng lượng bê (Trang 13)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w