Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 5 LỜI CẢM ƠN 6 LỜI MỞ ĐẦU 7 1 GIỚI THIỆU 8 2 NGUYÊN TẮC CHUNG 8 2 1 Tổng quan về thiết bị s[.]
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN .6 LỜI MỞ ĐẦU .7 GIỚI THIỆU .8 NGUYÊN TẮC CHUNG 2.1 2.1.1 Máy phát điện (Electrical Generator) .13 2.1.2 Bộ chuyển đổi (Transducer) .14 2.1.3 Bộ phận phát (Emitter) .16 2.1.4 Ví dụ hệ thống siêu âm chế biến thực phẩm 16 2.2 Tổng quan thiết bị siêu âm 12 Siêu âm cường độ cao siêu âm cường độ thấp 18 2.2.1 Tổng quan siêu âm “không phá hủy” cường độ thấp 19 2.2.2 Tổng quan siêu âm “năng lượng” cường độ cao 20 CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 21 3.1 Biên độ dao động .22 3.2 Cường độ âm .23 3.3 Tần số 24 3.4 Nhiệt độ 25 3.5 Những hiệu siêu âm lượng cao 26 3.6 Xâm thực khí .26 3.6.1 VÔ HOẠT VI SINH VẬT VÀ ENZYME TRONG THỰC PHẨM SỬ DỤNG SIÊU ÂM 28 4.1 Hệ vi sinh vật .31 4.1.1 4.2 Phương thức tác động siêu âm lên vi sinh vật 36 Enzyme 38 4.2.1 Xâm thực khí quán tính xâm thực khí phi quán tính 27 Phương thức tác động siêu âm lên vô hoạt enzyme .40 NHỮNG ỨNG DỤNG KHÁC CỦA SIÊU ÂM TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 41 5.1 Đảm bảo chất lượng 41 5.1.1 Sản xuất phô mai đậu phụ 42 5.1.2 Đồ uống 43 Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm 5.1.3 Bánh mì 44 5.1.4 Sự đồng sản phẩm 44 5.2 Rã đông / lạnh đông / kết tinh 46 5.3 Trích ly .47 5.4 Làm 50 5.5 Cắt thực phẩm 51 5.6 Làm membrane 55 5.7 Các ứng dụng khác 58 NHẬN XÉT .60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm PHỤ LỤC HÌNH Hình 2.1 Trạng thái sóng siêu âm (McClements, 1995) Hình 2.2 Biểu đồ thể sóng âm dạng hình sin , khoảng cách đối lập với biên độ sóng âm 10 Hình 2.3 Máy phát từ giảo (Magnetostrictive transducer) 15 Hình 2.4 Máy phát điện áp (Piezoelectric transducer) 15 Hình 4.1 Sơ đồ tế bào vi khuẩn suốt q trình xâm thực khí, cho thấy hiệu tiêu diệt siêu âm hình thành lỗ, đứt đoạn màng tế bào , phá vỡ tế bào 38 Hình 4.2 Hình ảnh kính hiển vi điện tử qt (SEM)độ chân khơng cao kiểm soát (trên bên trái) siêu âm - nhiệt tế bào Listeria, cho thấy tác động gây chết xâm thực khí tế bào chẳng hạn hình thành lỗ rỗng, đứt đoạn màng tế bào, vỡ tế bào Độ phóng đại: (a) 150.000 ×, (b) 50.000 ×, (c)50.000 ×, (d) × 50.000 39 Hình 5.1 Nguyên tắc hệ thống cắt siêu âm cấu hình cho tương tác nguyên liệu cắt công cụ cắt Mô tả chi tiết cho a, b c, xem văn || điểm kích thích Các mũi tên đầu chiều trục di chuyển; mũi tên hai đầu chiều trục rung động 52 Hình 5.2 Đánh giá lực cắt so với chiều sâu cắt trình cắt xén ruột bánh mì đại mạch Điều kiện thí nghiệm: tốc độ cắt tuyến tính, 1.000mm/phút; tần số kích thích, 40 kHz; biên độ kích thích, 12 μm 53 Hình 5.3 Hình dạng ruột bánh mì đại mạch suốt thời gian cắt thông thường cắt siêu âm Các điều kiện thử nghiệm: vận tốc cắt, 1.000 mm/phút; tần số kích thích, 40 kHz; biên độ siêu âm, 12 μm Mẫu mặt cắt ngang 30 × 30 mm 54 Hình 5.4 Hình dạng sản phẩm bánh nướng nhiều lớp sau cắt thông thường cắt siêu âm Điều kiện thử nghiệm: vận tốc cắt, 1.000 mm/phút; tần số kích thích, 40 kHz; biên độ siêu âm, 12 μm Chiều rộng mẫu xấp xỉ 30 mm 55 Hình 5.5 Hoạt động membrane 56 Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm PHỤ LỤC BẢNG Bảng 4.1 Các ứng dụng siêu âm lượng cao công nghiệp thực phẩm (Alex Patist , Darren Bates , 2008) 29 Bảng 4.2 Một số nghiên cứu chiết xuất chất có hoạt tính sinh học hỗ trợ siêu âm (Kamaljit Vilkhu et al., 2008) 48 Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Đồ án môn học Cơng nghệ thực phẩm LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, em vận dụng kiến thức quý báu mà tiếp thu từ thầy cô suốt gần năm học tập rèn luyện trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Chính nhờ học tập môi trường động, khơi dậy tinh thần tự học sáng tạo sinh viên giúp em có thêm kinh nghiệm sống tự tin trước bước vào đường đời đầy chơng gai phía trước Qua em xin gửi lời cám ơn đặc biệt đến: + Thầy Huỳnh Trung Việt, giáo viên hướng dẫn, người theo sát em suốt trình thực đồ án mơn học Chính nhờ lời dạy kịp thời thầy tháng qua giúp em hồn thành tốt đồ án + Các thầy cô môn Công nghệ Thực phẩm trường Đại học Bách Khoa tận tình truyền đạt kiến thức cho em năm qua Một lần em xin chân thành cảm ơn Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm LỜI MỞ ĐẦU Ngày , nhà khoa học thực phẩm trọng đến thực phẩm an toàn mặt vi sinh với thời gian bảo quản lâu , mà quan tâm đến thực phẩm dạng tươi chất lượng cao mùi , hương vị cấu trúc Việc trọng dựa nhu cầu người sử dụng , nguyên nhân việc nghiên cứu liên tiếp lĩnh vực gọi kỹ thuật bật Theo truyền thống , phương pháp nhiệt sử dụng để sản xuất thực phẩm an toàn Thanh trùng nước trái cây, sữa , bia rượu trình phổ biến sản phẩm có thời gian bảo quản vài tuần ( thường tủ lạnh) Tuy nhiên , vitamin , hương vị , màu sắc đặc tính cảm quan bị giảm trình xử lý nhiệt Nhiệt độ cao nguyên nhân gây nên ảnh hưởng quan sát mát thành phần dinh dưỡng thay đổi hương , mùi vị, cấu trúc , thường phải sử dụng phụ gia để cải thiện sản phẩm Vì vậy, thách thức ngành khoa học thực phẩm phát triển công nghệ đồng thời đảm bảo tính chất lượng cao kéo dài thời gian bảo quản Trong năm gần đây, công nghệ phổ biến thử nghiệm phịng thí nghiệm khoa học thực phẩm áp lực cao, xung điện, tia tử ngoại, chiếu xạ, xung ánh sáng, siêu âm, số sử dụng công nghiệp thực phẩm, công nghệ khác lên giai đoạn thử nghiệm phòng thí nghiệm Kỹ thuật siêu âm áp dụng ngành công nghiệp thực phẩm chủ yếu trình hỗ trợ chế biến để làm / khử trùng bề mặt máy, tính khả dụng cịn nghiên cứu Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm GIỚI THIỆU Phần lớn tài liệu loại thực phẩm chế biến siêu âm, bao gồm việc sử dụng để tăng cường cho kỹ thuật thực phẩm khác, ứng dụng cụ thể báo cáo thơng số q trình kết cho loại thử nghiệm Báo cáo xem xét q trình thơng số qua nhiều thí nghiệm, nhiều ứng dụng lĩnh vực siêu âm có thành cơng Cuộc thảo luận bao gồm nguyên tắc kỹ thuật sau kết thực nghiệm báo cáo tài liệu Để thể khác biệt siêu âm tần số cao siêu âm tần số thấp, thông số ứng dụng siêu âm thảo luận Chú trọng đặc biệt đặt vào ứng dụng kỹ thuật thực phẩm cập nhật việc nghiên cứu để bất hoạt vi sinh vật, mơ tả loại thí nghiệm tiến hành, lý thuyết bất hoạt vi sinh vật, q trình khác có sử dụng nhiệt áp lực kết hợp với siêu âm Sử dụng vô hoạt enzyme đề cập, thông tin khan hiếm, ứng dụng siêu âm không phá hủy siêu âm tần số cao xem xét nỗ lực để hiển thị ứng dụng rộng rãi công nghệ lĩnh vực Như vậy, mục tiêu tổng thể báo cáo để hiển thị thông số, chế, kết thí nghiệm khác giới sử dụng siêu âm tần số thấp siêu âm tần số cao, từ dễ dàng hiểu nguyên tắc cơng nghệ, mà có chứng minh thành công nhiều lĩnh vực khoa học thực phẩm công nghệ chế biến thực phẩm NGUYÊN TẮC CHUNG Siêu âm bao gồm loạt sóng âm với tần số cao, bắt đầu 16 kHz, mà gần giới hạn ngưỡng nghe người (Elmehdi et al., 2003; Hecht, 1996) Khi cho nguồn xạ âm vào môi trường gần có khối lượng (ví dụ, khơng khí, chất lỏng, chất rắn), âm lan truyền dạng sóng hình sin Mơi trường phản hồi lại lan truyền sóng có Đồ án mơn học Cơng nghệ thực phẩm thể trì chúng cách dao động đàn hồi Những rung động đàn hồi mơi trường có hai dạng : ngưng tụ làm thoáng ( Hecht, 1996; Knorr v.v , 2004) Trong thời gian ngưng tụ, phần tử mơi trường bị nén (ví dụ khoảng cách phần tử tích tụ lại), gây nên sức ép mật độ môi trường tăng ( Gallego- Juárez v.v , 2003; Hecht, 1996) Trong thời gian có làm thống, phần tử mơi trường chuyển dịch phần, mật độ áp lực môi trường giảm (American Heritage, 2002; Hecht, 1996)… McClements (1995) mô tả sâu sắc trạng thái sóng siêu âm cách quan sát sóng từ hai góc nhìn : thời gian khoảng cách Tại vị trí cố định mơi trường, sóng âm có dạng hình sin theo thời gian Như thể Hình 2.1, khoảng thời gian từ biên độ đỉnh cao đến biên độ đỉnh cao khác khoảng thời gian τ sóng hình sin Điều theo vật lý có nghĩa phần tử độ sâu mơi trường (dọc theo đường cách đó) phải chờ khoảng thời gian τ trước trải qua sóng âm khác với sóng âm vừa trải qua Tần số f đường sin đại diện cho số lần hoàn tất dao động đơn vị thời gian nghịch đảo khoảng thời gian phương trình (2.1) (McClements, 1995): f = 1/τ (2.1) Hình 2.1 Trạng thái sóng siêu âm (McClements, 1995) Đồ án mơn học Công nghệ thực phẩm Khoảng cách xem xét hiệu ứng sóng âm thời điểm cố định phần tử môi trường sâu Tại thời điểm nào, biên độ sóng âm nhận thấy mạnh mẽ phần tử gần nguồn sóng âm, phần tử sâu mơi trường trải qua sóng âm mạnh mẽ Sự giảm biên độ sóng âm theo khoảng cách suy giảm từ mơi trường Đường biểu diễn khoảng cách biên độ sóng âm thật đường hình sin theo hàm số mũ giảm dần, thể Hình 2.2 khoảng cách đỉnh biên độ liên tiếp bước sóng (λ).Bước sóng liên quan đến tần số xuyên qua vận tốc ánh sáng c , theo phương trình (2.2) (McClements, 1995): λ = c/f (2.2) Hình 2.2 Biểu đồ thể sóng âm dạng hình sin , khoảng cách đối lập với biên độ sóng âm Kết , sóng siêu âm di chuyển xuyên qua mơi trường với tốc độ đo việc tác dụng lên phần tử (các hạt) mơi trường Những sóng tạo dao động tuần hồn cho phần tử (hạt) môi trường vị trí cân Tại thời điểm , phần tử đổi chỗ qua lại cho Sự thay đổi gây tăng giảm tỷ trọng / mật độ áp suất Do , có loại lượng truyền vào mơi trường từ sóng siêu âm học , liên kết với dao động phần tử (hạt) môi trường (Hecht, 1996) 10 ... thống siêu âm báo cáo thường sử dụng công nghệ thực phẩm , loại sử dụng siêu âm (horn) máy phát âm loại khác sử dụng bể (bath) Loại bể sử dụng cách truyền thống công nghệ thực phẩm dễ dàng sử dụng. .. học Cơng nghệ thực phẩm Tấm mẫu treo hoạt động tương phản để để hỗ trợ hình thành sóng ? ?ứng 2.2 Siêu âm cường độ cao siêu âm cường độ thấp Trong ngành công nghiệp, ứng dụng kỹ thuật siêu âm phân... ứng dụng lĩnh vực siêu âm có thành công Cuộc thảo luận bao gồm nguyên tắc kỹ thuật sau kết thực nghiệm báo cáo tài liệu Để thể khác biệt siêu âm tần số cao siêu âm tần số thấp, thông số ứng dụng