Bài giảng vật lý thực phẩm chương 1 nguyễn tiến cường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VẬT LÝ THỰC PHẨM (BF3522) Nguyễn Tiến Cường cuong.nguyentien1@hust.edu.vn 09/2021 Mục tiêu kết mong đợi • Mục tiêu học phần: trang bị cho sinh viên kiến thức thơng số vật lý tính chất thực phẩm, tính chất bề mặt thực phẩm, tính chất nhiệt, tính chất lưu biến, hoạt độ nước, vv… • Kết mong đợi: – Mơ tả tính chất vật lý thực phẩm khác nhau, số phương pháp đo đạc – Tính tốn thơng số vật lý thể tích, độ rỗng, độ xốp, tỷ trọng, sức căng bề mặt, lực với dầu, với nước, hệ số sa lắng vv… – Hiểu ảnh hưởng thông số vật lý đến trình chế biến, bảo quản thực phẩm – Có kỹ tham khảo tài liệu xung quanh vấn đề liên quan đến tính chất nguyên liệu, phụ gia,sản phẩm thực phẩm – Hiểu tính chất lưu biến, tính chất cấu trúc sản phẩm thực phẩm, tương quan cấu trúc cảm quan – Có thể giải thích truyền nhiệt Nội dung Chương Khối lượng, khối lượng riêng, tính chất hình học Chương Tính từ tính, điện từ, điện từ trường, tính thẩm thấu, thính âm thực phẩm ứng dụng Chương Hiện tượng bề mặt – tính nhũ hóa Chương Tính chất nhiệt, điện Chương Tính chất quang học Chương Nước thực phẩm hoạt độ nước Chương Tính chất lưu biến cấu trúc thực phẩm Tài liệu tham khảo • Ludger O.Figura, Authur A Teixeira Food Physics – Physical properties – measurements and applications Springer-Verlag Inc 2007 • Rao, M., Rizvi, S and Datta, A (2005) Engineering Properties of Foods Boca Raton: CRC Press, https://doi.org/10.1201/9781420028805 • Sahin, S., Sumnu, S.G 2006 Physical Properties of Foods Springer New York Thực phẩm? Oxford Dictionary Codex Alimentarius Thực phẩm? • Sản phẩm thể rắn lỏng mà người dùng để ăn uống với mục đích dinh dưỡng thị hiếu • Thực phẩm dạng tươi sống qua sơ chế, chế biến, bảo quản Vật lý thực phẩm? Vật lý thực phẩm nghiên cứu tính chất vật lý thực phẩm, thành phần thực phẩm phương pháp xác định tính chất TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VẬT LÝ THỰC PHẨM Chương 1: Khối lượng, khối lượng riêng, tính chất hình học 1.1 Khối lượng, khối lượng riêng 1.1.1 Khối lượng, trọng lượng, khối lượng tịnh • Khối lượng: đại lượng vật lý đặc trưng cho qn tính độ nặng vật thể • Trọng lượng: 𝐺 = 𝑚 × 𝑔 1.1 Khối lượng, tỷ trọng, trọng lượng riêng 1.1.1 Khối lượng, trọng lượng, khối lượng tịnh • Khối lượng tịnh (net weight, n.w): khối lượng vật thể chưa có bao bì kèm theo • Khối lượng tổng (gross weight, g.w): khối lượng vật thể tính bao bì 10 1.2.2 Diện tích bề mặt riêng • định nghĩa tổng diện tích bề mặt vật thể đơn vị khối lượng (với đơn vị m2/ kg) thể tích (đơn vị m2/m3 m-1 ) • Diện tích bề mặt hạt riêng • Diện tích bề mặt khối riêng 30 1.2.3 Phân bố kích thước hạt (Particle size distribution) 31 1.2.3 Phân bố kích thước hạt (Particle size distribution) • Biểu diễn theo hàm phân bố E(x) hàm phân bố tích lũy F(x) (pi xác suất ứng với nhóm i)  Volume percentage (%) Fv(d) 0.75 0.5 Ev(d) 0.25 0 0.1 10 100 1000 10000 Spherical equivalent diameter (micrometer) Cumulative particle volume (/)   i 0 F ( x)   E ( x)  dx   pi  dn E ( x)  dx   pi   E ( x)  dx  n Ví dụ: phân bố kích thước bột khoai lang sau nghiền (Nguyen et al 2019) 32 1.2.3 Phân bố kích thước hạt (Particle size distribution) • Kích thước (đường kính) trung bình (average diameter)   ni  d i   q    ni  d i  p d p ,q pq ni số hạt ứng với đường kính di • d1,0 đường kính trung bình theo số lượng • d4,3 đường kính trung bình theo thể tích/khối lượng, • d3,2 đường kính trung bình theo diện tích đường kính Sauter 33 1.2.3 Phân bố kích thước hạt (Particle size distribution) Thực phẩm Kích thước trung bình (µm) Gạo đại mạch (hạt) Đường hạt 2000 - 2800 355 – 500 Muối ăn Bột cacao Đường bột 210 – 300 53 – 75 45 34 1.2.3 Phân bố kích thước hạt (Particle size distribution) • Ví dụ 1: Một mẫu bột mỳ rây qua rây gồm 10 rây khối lượng bột lại mặt rây thể bảng Biểu diễn theo hàm phân bố E(xm) hàm phân bố tích lũy F(xm); tính kích thước trung bình theo khối lượng mẫu bột mỳ nói Rây 10 Lọt rây 10 Σ x (μm) 1200 1000 800 600 400 200 100 50 30 20 m(g) 46 145 178 45 11 1.9 440.9 35 1.2.3 Phân bố kích thước hạt (Particle size distribution) • Ví dụ 2: Tính E(n) F(n) kích thước hạt gạo đo ngẫu nhiên 20 hạt thu kết sau STT 10 Chiều dài hạt (mm) 6.1 6.2 6.25 6.15 6.3 6.0 6.32 6.24 6.2 6.15 STT 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Chiều dài hạt (mm) 6.16 6.4 6.32 6.5 6.3 6.2 6.25 6.3 6.32 6.4 36 1.2.3 Phân bố kích thước hạt (Particle size distribution) Phương pháp quang học 37 Morpho-granulometry 38 Diffraction Light Scattering 39 Focused Beam Reflectance Measurement 40 1.2.3 Hình dạng • Hình dạng thực phẩm thường biểu diễn thông qua hai đại lượng: độ cầu (sphericity) tỷ lệ dài rộng (aspect ratio) 1.2.3 Hình dạng • Độ cầu tỷ số thể tích vật thể rắn với thể tích hình cầu có đường kính đường kính vật bao quanh mẫu vật rắn 1.2.3 Hình dạng 1.2.3 Hình dạng • Tỷ lệ dài rộng (aspect ratio) (Ra) tính tốn dựa tỷ lệ chiều dài (a) chiều rộng (b) vật thể: 𝑏 𝑅𝑎 = 𝑎