một số phương pháp kiểm tra độ cứng trong thực phẩm

Các nhà chế biến thực phẩm bắt đầu quan tâm tới các tính chất và những biến đổilàm hưởng đến cấu trúc của sản phẩm thực phẩm trong công nghiệp thực phẩm nhằmphát triển những sản phẩm mới

Trang 1

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG I: CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC THỰC PHẨM 3

1.1 Cấu trúc thực phẩm 3

1.2 Phân loại thuộc tính cấu trúc thực phẩm 4

1.3 Một số phương pháp 6

1.3.1 Phương pháp phân tích cảm quan 6

1.3.2 Phương pháp phân tích bằng thiết bị 6

CHƯƠNG II: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CỨNG TRONG THỰC PHẨM 8

2.1 Độ cứng của thực phẩm 8

2.2 Một số phương pháp đo độ cứng 9

2.2.1 Phương pháp TPA (texture profile analysis) 9

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng 12

2.2.3 Ưu và nhược điểm 12

2.2.2 Phương pháp đâm xuyên 13

2.2.2.1 Bản chất 13

2.2.2.2 Yếu tố ảnh hưởng 13

2.2.2.3 Ưu và nhược điểm 14

2.3 Phương pháp sử dụng lực nén 14

2.3.1 Nguyên lý 14

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng 17

2.3.3 Ưu và nhược điểm 17

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI THIẾT BỊ ĐO ĐỘ CỨNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ CỨNG CỦA BÁNH 19

3.1 Giới thiệu một số loại thiết bị đo cấu trúc thực phẩm 19

3.2 Phần mềm điều khiển 25

3.3 Bài thí nghiệm xác định độ cứng bánh quy 26

Trang 2

3.3.2 Phương pháp xử lý số liệu thống kê 27 3.3.3 Kết quả và bàn luận 28

Trang 3

BẢNG BIỂU VÀ HÌNH ẢNH

Bảng 1.1 Bảng phân loại thuộc tính cấu trúc theo tác giả 5

Hình 2.1 Ảnh hưởng của dạng hình học tới kết quả đo 8

Hình 2.2 Biểu đồ mối tương quan giữa lực và thời gian 10

Hình 2.3 Biểu đồ độ cứng của thực phẩm theo phương pháp TP 11

Hình 2.4 Biểu đồ tính chất vật lý Stringiness và springiness của thực phẩm 11

Hình 2.5 Kết cấu (cohesiveness) của thực phẩm theo phương pháp TPA 12

Hình 2.6 Giản đồ đơn giản của một thiết bị nén ngược 15

Hình 3.1 Thiết bị Chatillon MT150 18

Hình 3.2 Thiết bị TAPlus 19

Hình 3.3 Thiết bị đâm xuyên Instron và que đâm xuyên 20

Hình 3.4 Thiết bị Instron số 2830-018 22

Hình 3.5 Một số loại máy đo độ cứng khác 23

Hình 3.6.Phân tích cấu trúc của táo bằng phần mềm NEXYGENPlus 24

Hình 3.7 Thiết bị đo độ cứng Instron và que đâm xuyên 26

Hình 3.8 Đồ thị tương quan giữa độ cứng (N) và độ ẩm của bánh cookie 28

Hình 3.9 Đồ thị tương quan giữa độ cứng (N) và độ ẩm của bánh semi-sweet 28

Hình 3.10 Đồ thị tương quan giữa độ cứng (N) và độ ẩm của bánh cracker 29

Trang 5

TÀI LIỆU THAM KHẢO

http://123doc.vn/document/41771-phan-tich-do-cung-cua-san-pham-banh-biscuit.htm?http://books.google.com.vn/books?

id=eSF6zS8n2QoC&pg=PA182&lpg=PA182&dq=texture+profile+analysis+

(TPA)&source=bl&ots=0RWJzuJvYN&sig=bnODI8t1wAhGVAFb2m0B_p_gUMg&hl=vi&sa=X&ei=iL-ZUbLaGujmiAex-

http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-san-xuat-va-xay-dung-chien-luoc-phat-trien-san-truc-banh-bich-quy-5239/

http://doan.edu.vn/do-an/luan-van-lap-thang-do-cung-chuan-danh-gia-cam-quan-cau-pham-tau-hu-tu-ca-basa-2804/

Trang 6

http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-san-xuat-va-xay-dung-chien-luoc-phat-trien-san-GIỚI THIỆU

Ngành công nghệ chế biến thực phẩm có nguồn gốc lịch sử khi thực phẩm đượcchế biến để chống lại sự phá hoại của động vật gặm nhấm, tăng giá trị cũng như thời gianbảo quản của thực phẩm.Các thiết bị chế biến thực phẩm chủ yếu theo phương pháp thủcông như sử dụng sức gió, nước hay sức kéo của động vật,…

Tuy nhiên khi xã hội đã phát triển, xu hướng chuyên môn hóa cũng như thươngmại phát triển.Cuối thế kỷ 19, sự hiểu biết về khoa học đã bắt đầu thay đổi nền côngnghiệp sản xuất thực phẩm dựa trên kinh nghiệm đã chuyển sang nền công nghiệp sảnxuất dựa trên khoa học và điều này đã kéo dài cho đến tận ngày nay

Ở các nước công nghiệp, thị trường của các sản phẩm thực phẩm chế biến sẵnđang thay đổi.Người tiêu dùng không còn đòi hỏi những sản phẩm thực phẩm có thể bảoquản hành tháng ở nhiệt độ môi trường nữa Sự ra đời của lò vi sóng, tủ lạnh đòi hỏi nhucầu với thực phẩm là tiện lợi cho chế biến, thích hợp bảo quản trong tủ lạnh và đặc biệtthực phẩm phải gần giống với trạng thái tự nhiên của chúng

Các nhà chế biến thực phẩm bắt đầu quan tâm tới các tính chất và những biến đổilàm hưởng đến cấu trúc của sản phẩm thực phẩm trong công nghiệp thực phẩm nhằmphát triển những sản phẩm mới và cải tiến sản phẩm

Họ dùng những thiết bị lưu biến để đo tính chất cấu trúc của thực phẩm như độgiòn, độ dai, độ chín, độ dính, tính dễ vỡ, độ nhớt và độ mềm Những tính chất này có thểphân biệt khách quan những sản phẩm mới

+ Độ mềm của sản phẩm thịt và sản phẩm họ đậu cũng như độ giòn của sảnphẩm khoai tây và táo

+ Độ tươi của bánh nướng như bánh mì, bánh quy, bánh cracker

+ Nhiều tính chất về độ cứng của sản phẩm thực phẩm được tìm thấy là sự kết hợpgiữa độ giòn, cứng và độ dai tạo nên sản phẩm thành công

+Cá, tôm đông lạnh và những sản phẩm thực phẩm khác yêu cầu chế biến cẩn thận

Trang 7

Những phương pháp đóng gói mới và giảm ảnh hưởng của lực tĩnh điện tăng cảithiện thời gian bảo quản của sản phẩm và các nhà khoa học cần đo một cách cẩn thậnnhững ảnh hưởng của những vấn đề như thế.

Trang 8

CHƯƠNG I: CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC

THỰC PHẨM1.1 Cấu trúc thực phẩm

Cấu trúc thực phẩm là tất cả các thuộc tính cơ học, hình học, bề mặt của sản phẩmđược cảm nhận bởi cơ học, xúc giác, thị giác và các cơ quan cảm thụ khác của con người

Những thuộc tính cấu trúc thực phẩm có thể là Test vật liệu (tính dẻo, tính dàn hồi,

…), phân tích cấu trúc( độ gãy vỡ, độ cứng, độ mềm, độ dẻo, độ dai,…), tính lưu biến (độnhớt…

Cấu trúc thực phẩm đầu tiên được nhận biết đầu tiên qua thị giác.Ở cái nhìn đầutiên, con người đã hình thành một sự đoán về cảm nhận cấu trúc của thực phẩm khi nó ởtrong miệng Việc đánh giá các thuộc tính cấu trúc này phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm

ăn uống Những thuộc tính có thể được dánh giá qua thị giác là: độ bóng, sự gồ ghề trên

bề mặt,…

Việc đánh giá cấu trúc bằng xúc giác có thể thực hiện trực tiếp bằng việc tiếp xúc,thao tác trên thực phẩm với những ngón tay hoặc gián tiếp chạm vào thực phẩm thôngqua dao, nĩa…Các thuộc tính cấu trúc có thể được đánh giá bằng tay bao gồm: thuộc tính

cơ học (như lực ép), thuộc tính hình học (sờn, có sạn, ), thuộc tính ẩm (có dầu, ướt,…)

Tuy nhiên khi đánh giá mức độ của một thuộc tính cấu trúc nào đó, việc đánh giátrong miệng lại chính xác hơn Quá trình cảm nhận cấu trúc thực phẩm trong miệng gồm

+ Cuối cùng là sự cảm nhận tốc độ phá vỡ thực phẩm trong quá trình quátrình nhai, sự giải phóng, hấp thụ hay bất kỳ sự bao phủ của thực phẩm lên miệng

Trang 9

Ngoài việc cảm nhận cấu trúc bằng cách nhai hay nhìn, tiếp xúc với thực phẩm thìnghe cũng đóng vai trò rất quan trọng Một thuộc tính vốn có của quá trình phá vỡ cấutrúc thực phầm giòn là tạo ra âm thanh Khi cắn thực phẩm khác nhau thì âm thanh phát

ra cũng khác nhau Hai tiêu chuẩn cảm quan cơ bản để phân biệt những âm thanh phát ra

từ thực phẩm là độ lớn và tính liên tục hay gián đoạn của âm thanh

Vai trò của cấu trúc thực phẩm (nó là một phần không thể thiếu trong kiểm soát chất lượng):

+ Kiểm tra chất lượng để thiết lập một quy trình tiềm năng

+ Dự đoán tính lưu biến của sản phẩm, nhận biết những tổn thương cơ họctiềm tàng

+ Phát hiện ra các sản phẩm mới

+ Dùng để thiết lập các tiêu chuẩn chất lượng

+ Đáp ứng với nhu cầu chất lượng của khách hàng và cung cấp những sảnphẩm phù hợp

+Định lượng được tuổi thọ của sản phẩm

1.2 Phân loại thuộc tính cấu trúc thực phẩm

Thuộc tính cấu trúc có thể được chia nhỏ thành nhiều loại khác nhau.Những phânloại này được thể hiện trong bảng 1.1.Ngày nay những phân loại này vẫn được sử dụngmặc dù chúng đã phát triển qua nhiều thập kỷ

Trang 10

Bảng 1.1 Bảng phân loại thuộc tính cấu trúc theo tác giả

Szczemiak,

1963

Thuộc tính cơhọc

Sự biến đổi của nguyên vậtliệu dưới tác dụng của sứccăng và áp suất

Loại 1: cứng, kết cố, Loại 2: giòn, mức độnhai (chewiness)

Thuộc tính hìnhhọc

Thuộc tính khác

Những cảm giác trongmiệng đặc trưng liên quanđến sự cảm nhận hàm ẩm vàbéo

Trơ như có dầu, béongậy

Shermann,

1969

Loại 1

Những thuộc tính dùng phépphân tích

Hình dạng, kích thước củahạt, sự phân hóa các hạt

Thể tích khí, vị trí lỗ khí, sựphân bố lỗ khí

Loại 2 Sự kết hợp của hai thuộc

tính cấu trúc cơ bản (loại 1)

Độ đàn hồi, độ nhớ,

độ dính

Loại 3 Sự kết hợp của hai hay

nhiều thuộc tính loại 2

Độ sánh, độ cứng, độgiòn

Jowitt,

1974

Thuộc tính cấutrúc chung

Kết cấu, cấu trức, sự kết cấu

Sự biến đổi củanguyên liệudưới tác dụngcủa sức căng ,ứng suất

Độ cứng, chắc vàmềm

Kết cấu củanguyên liệu

Hình dạng, kích thước củahạt

Hình dạng và sự sắp xếp củacác yếu tố thuộc kết cấu

Mịn, nhiều nước

Dễ tách thành từngmảnh, xơ

mềm

Trang 11

1.3 Một số phương pháp

1.3.1 Phương pháp phân tích cảm quan

Phân tích cảm quan là kỹ thuật sử dung các cơ quan cảm giác của con người đểtìm hiểu mô tả và định lượng các tính chất cảm giác của một sản phẩm thực phẩm nhưmàu sắc, hình thái, mùi, vị và cấu trúc

Trong phân tích cảm quan các giác quan của người thử được sử dụng như mộtdụng cụ đo Các giác quan làm nhiệm vụ nhận thông tin như là màu sắc, mùi vị,…quaphân tích, xử lý và đưa ra kết quả dưới dạng các giá trị ước lượng, so sánh và mô tả

Việc đánh giá cảm quan cấu trúc sẽ cung cấp nhưng thông tin về sự tiếp nhận vàphản ứng của con người đối với cấu trúc như thế nào khi họ sử dụng sản phẩm Để thuđươc kết quả khách quan và đáng tin cậy, cần sử dụng một hội đồng cảm quan đã đượcqua huấn luyện đánh giá cấu trúc

+ Các phép thử phân biệt thì rất có ích khi cần xác định có sự tồn tại khácnhau giữa các sản phẩm hay không

+ Phép phân tích mô tả cần thiêt khi mục đích nghiên cứu định lượng hayđịnh tính các chất khác nhau

+ Một phương pháp phổ biến để nghiên cứu định tính và định lượng sựkhác nhau của cấu trúc thực phẩm là phương pháp Texture profile analysis (TPA –tạm dịch là phân tích mô tả cấu trúc, hay còn gọi là phương pháp STPA)

Phương pháp này đánh giá thuộc tính cấu trúc theo trình tự: Đầu tiên là các thuộctính bề mặt (nhìn trước khi nhai), tiếp đến là sự nén ép ban đầu (cảm nhận dựa trên lầncắn đầu tiên), cảm nhận trong suốt quá trình nhai, phần còn lại (cảm nhận sụ thay đổitrong suốt quá trình nhai và nuốt) Tron g quá trình đánh giá ngoài thuộc tính cơ học vàhình học, âm thanh phát ra cũng được cảm nhận

1.3.2 Phương pháp phân tích bằng thiết bị

Ngoài phương pháp phân tích cảm quan để đánh giá cấu trúc, cấu trúc còn đượcđánh giá bằng phương pháp đánh giá phân tích qua thiết bị (phương pháp công cụ) Yêu

Trang 12

cầu của phương pháp phân tích bằng thiết bị thường hợp lý với giá thành rẻ, năng suấtcao, mang tính khác quan và phép đo cấu trúc bằng thiết bị thường được phát triển vớimục đích thay thế phương pháp phân tích cảm quan Phương pháp công cụ có thể chialàm ba loại:

Phương pháp cơ bản (fundamental methods): bao gồm việc đo những thuộc

tính vật lý đã được định nghĩa rõ ràng, có nền tảng khoa học chặt chẽ, mà những thuộctính này nếu được đo một cách chính xác thì độc lập với những phương pháp đó Nhữngthông số cơ bản chung như : Young’s modulus, độ nhớt,…

Phương pháp thực nghiệm (empirical methods):chỉ đo các thuộc tính vật lý của

thực phẩm Đo những biến đổi không được định nghĩa rõ rang được chỉ ra theo kinhnghiệm thực hành có liên quan đến cấu trúc đặc trưng Phát biểu dựa trên kinh nghiệm vàquan sát, không có nền tảng khoa học chặt chẽ Một số thiết bị sử dụng cho phương phápnày như: Máy đo đâm xuyên, máy nén và máy cắt,…

Phương pháp mô phỏng (imitative methods):mô phỏng như hoạt động khi ăn

của con người , giống như quá trình nhai Phép mô phỏng được thiết kế để mô phỏng mộtquá trình giống như khi ăn thực phẩm Một trong những kỹ thuật nổi tiếng của nhómphép đo mô phỏng là phương pháp được gọi là texture profile analysis (TPA) Phươngpháp mô phỏng hoạt động nhai của răng

Trang 13

CHƯƠNG II: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CỨNG TRONG

THỰC PHẨM2.1 Độ cứng của thực phẩm

Độ cứng (hardness) là thuộc tính cơ học của cấu trúc liên quan đến cường độ lựccẩn để làm cho sản phẩm biến dạng hoặc để có thể đâm xuyên qua thực phẩm

+ Mềm (soft): cường lực tác động lên sản phẩm thấp ví dụ: kem, bơ,…+ Chắc (firm): cường độ lực vừa phải ví dụ:

+ Cứng (hard): cường lực sử dụng cao Ví dụ: kẹo,…

Nguyên tắc:là dưới áp lực p xác định, một đầu đo bằng vật liệu chọn trước có

hình dạng và kích thước nhất định, có thể xâm nhập vào vật liệu thử làm cho vật bị biếndạng.Dựa vào đường cong lực và thời gian ta tính được các thông số cần tính

Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo:

Dạng hình học của mẫu đo: dù chỉ là những bất thường nhỏ trên bề mặt của sảnphẩm cần kiểm tra cũng có thể gây ra những sai số rất lớn trong sự biến dạng

Trang 14

Hình 2.1 Ảnh hưởng của dạng hình học tới kết quả đo

Độ đồng đều của mẫu đo: sự đa dạng về cấu trúc là vấn đề thường gặp ở thựcphẩm Đầu tiên ta phải xác định mức độ đa dạng của sản phẩm, sau đó chú ý tới sự phân

bố cấu trúc của một mẫu thực phẩm cụ thể.Thông thường những mẫu không đồng nhất sẽcho kết quả ít tương quan với cảm quan

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Độ lớn của cấu trúc đo giảm khi nhiệt độ tăng

Ảnh hưởng của vận tốc nén: Đối với vật liệu có tính đàn hồi hay gần như đàn hồithì vận tốc đo ít ảnh hưởng, nhưng đối với thược phẩm có tính nhớ hay dẻo thì vận tốc đogây ảnh hưởng đáng kể

Tốc độ thu nhận dữ liệu từ máy phân tích: Ta cần một khoảng thời gian để ghinhận kết quả dữ liệu về lục sinh ra Sẽ là một vấn đề nghiêm trọng khi sử dụng thiết bịghi nhận theo cột Vấn đề này sẽ ít gặp khi sử dụng máy tính nhưng ngay cả máy tínhcũng cần thời gian để ghi nhận số liệu và do đó sai số có thể xảy ra Đặc biệt khi lực thayđổi khá nhanh

2.2 Một số phương pháp đo độ cứng

2.2.1 Phương pháp TPA (texture profile analysis)

Phương pháp (TPA) được phát triển khoảng 30 năm trước đây, hình thành cáchthú vị về phân tích một loạt các thông số cấu trúc chỉ qua một thử nghiệm.Nghiên cứugần đây đã chỉ ra mối quan hệ giữa thử nghiệm cơ học của thực phẩm và cấu trúc củathực phẩm, được gọi là cấu trúc hồ sơ phân tích (TPA) Phương pháp TPA đo các thông

số như chewiness, gumminess, sự gắn kết và độ cứng… Không chỉ định lượng cấu trúccủa thực phẩm, nó còn đánh giá sự phù hợp của các quá trình sản xuất

Bản chất

Ý tưởng chính của phương pháp này là mộtlượng mẫu thực phẩm tương đương vớimiếng cắn được ép hai lần liên tiếp Kết quả thu được một đường cong thể hiện quan hệgiữa lực và thời gian.Vài thuộc tính cấu trúc như độ cứng, độ cố kết, độ nhớt, độ đàn hồi

có thể được đánh giá từ đường cong này

Trang 15

Để phương pháp TPA giống như một quá trình nhai thật sự, người ta bôi trơn vừngtiếp xúc giữa mẫu và thiết bị.Những chất bôi trơn (như dầu thực vật thô) được sử dụng đểbắt trước sự chuyển động trong miệng.

Phương pháp (TPA):

Phương pháp TPA bao gồm hai chu kì gồm nén và giảm nén Mẫu có thể bị épđến 90% Quan hệ lực/thời gian lực và lực /biến dạng sẽ được ghi lại trong những chu kìnén và giảm nén

Hình 2.2 Biểu đồ mối tương quan giữa lực và thời gian

Từ đường cong lực /thời gian, ta có thể tìm được nhiều thông số cấu trúc như khảnăng gãy vỡ, độ cứng, tính dai, tính co giãn sẽ được rút ra Phương pháp này được sửdụng để đo cấu trúc hầu hết các loại thực phẩm như lê, đào, thịt bò, bơ cheddar, quả hồđào …

+ Độ cứng của thực phầm được xác định trên các nén đầu tiên (hoặc cắn) làchiều cao của đỉnh lực, là lực tối đa trong chu kỳ đầu tiên của nén

+ Khả năng gãy vỡ: là điểm nút gãy đặc biệt đầu tiên trong lần nén thứ nhất(N)

Trang 16

Hình 2.3 Biểu đồ độ cứng của thực phẩm theo phương pháp TP

Hình 2.4 Biểu đồ tính chất vật lý Stringiness và springiness của thực phẩm

Trang 17

Hình 2.5.Kết cấu (cohesiveness) của thực phẩm theo phương pháp TPA

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng

+ Kích cỡ và kích thước mẫu

+ Nhiệt độ của mẫu, môi trường

+ Vị trí đặt mẫu so với thiết bị đo

+ Hiệu ứng chân đế khi đầu đo nén xuống bề mặt mẫu