vật lý thực phẩm các đặc trưng vật lý của thực phẩm

CHƯƠNG CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA THỰC PHẨM 1.1 Các thông số vật lý thực phẩm 1.2 Hình dạng, kích thước 1.2.1 Hình dạng Hình dạng thực phẩm yếu tố quan trọng q trình tính tốn truyền nhiệt, chuyển khối, sàng lọc, phân loại rau đánh giá chất lượng nguyên liệu thực phẩm Hình dạng nguyên liệu thực phẩm thường biểu diễn theo sphericity (tính cầu) aspect ratio Tính cầu tham số quan trọng sử dụng dòng lưu chất nhiệt tham số tính tốn chuyển đổi thể tích Tính cầu yếu tố hình dạng định nghĩa theo nhiều cách khác Theo định nghĩa thơng thường nhất, tính cầu tỉ lệ thể tích mẫu rắn với thể tích cầu mà đường kính với đường kính lớn cầu ngoại tiếp mẫu rắn Đối với hạt hình cầu có đường kính Dp, tính cầu Giả sử thể tích mẫu rắn với thể tích triaxial ellipsoid với đường kính tương đương với mẫu, đó: Trong F: tính cầu Ve: thể tích cầu elip với đường kính tương đương Vc: thể tích khối cầu ngoại tiếp Trong cầu elip (Hình …) đường kính lớn 2a, đường kính trung 2b đường kính nhỏ 2c thể tích cầu elip tính sau: Khi tính cầu tính Hình 2.1 Cầu Elip Tính cầu cịn định nghĩa tỉ lệ diện tích bề mặt cầu tích tương đương mẫu với diện tích bề mặt thực tế mẫu vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham (1.5) Trong đó: Dp: đường kính tương đương đường kính danh nghĩa hạt (m) Sp: diện tích bề mặt hạt (m2) Vp: thể tích hạt (m3) Đường kính tương đương định nghĩa đường kính cầu tích tương tự hạt Tuy nhiên, hạt vật liệu mịn khó để xác định thể tích diện tích bề mặt xác hạt Do đó, đường kính tương đương thường xem đường kính danh nghĩa dựa việc phân tích hạt kính hiển vi Diện tích bề mặt xác định từ phép đo hấp phụ từ sụt áp lớp hạt Trong mẫu có hạt đồng nhau, đường kính hạt Dp số lượng hạt tính: (1.6) Trong N: số lượng hạt m: khối lượng mẫu (kg) rp: tỉ trọng hạt (kg/m3) Vp: thể tích hạt (m3) Tổng diện tích bề mặt hạt tính từ cơng thức (1.5) (1.6): vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham Một định nghĩa khác tính cầu tỉ lệ đường kính vịng trịn lớn (di) với đường kính vịng trịn nhỏ (dc): Gần đây, Bayram (2005) đề xuất phương trình để tính tốn tính cầu sau: (1.9) Trong đó: Di: kích thước đo (m) D: kích thước trung bình đường kính tương đương (m) N: số lần đo (tăng N làm tăng độ xác) The aspect ratio (Ra): thuật ngữ dùng để xác định hình dạng vật liệu Nó tính cách sử dụng chiều dài (a) chiều rộng (b) mẫu (1.10) Bán kính cong Một thiết bị đơn giản dùng để đo bán kính cong thể hình 1.3 Thiết bị bao gồm kim loại ngang có lỗ, hai mũi kim đặt vào lỗ tùy theo vật mẫu cần đo, có vật để đo số Bán kính cong tính theo cơng thức sau: (1.11) Trong đó: D: khoảng cách hai chân (m) vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham S: chiều cao tính từ vị trí hai chân kim tiếp xúc với mẫu đến đầu vật đo số Hình 2.2 Thiết bị đo bán kính cong Đường kính cong tối thiểu đường kính cong tối đa đối tượng lớn (ví dụ: táo…) tính cách đo số quay lớn số quay nhỏ Đối với vật thể nhỏ có hình dạng tương đối đồng đều, bán kính cong tính tốn cách sử dụng đường kính lớn hai đường kính nhỏ trung gian??? Trong đó: vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham Rmin: bán kính tối thiểu đường cong (m) Rmax: bán kính tối đa đường cong (m) H: đường kính trung bình tring bình đường kính nhỏ lớn (m) L: đường kính lớn (m) (đường kính lớn có phải đường kính tối đa ko? Hay L đường kính chính, tức kích thước chính, đại diện cho mẫu) 1.2.2 Kích thước Kích thước thuộc tính vật lý quan loại thực phẩm, yếu tố liên quan đến trình sàng, phân loại rau đánh giá chất lượng nguyên liệu thực phẩm Trong dịng lưu chất nhiệt hay q trình tính tốn khối lượng, kích thước hạt quan trọng Ví dụ: kích thước hạt sữa bột phải đủ lớn để ngăn chặn tích tụ phải đủ nhỏ cho q trình hịa tan nhanh chóng Kích thước hạt bột có ảnh hưởng đến độ nhớt tính ổn định Kích thước hạt có tầm quan trọng ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt ngành công nghệ đồ uống, tỉ lệ phối trộn nồng độ hạt bụi có tr ong đồ uống có ảnh hưởng đến hương vị Đối với hạt thơng thường việc xác định kích thước dễ dàng hạt không cần phải có phương pháp riêng để xác định Kích thước hạt thể nhiều đơn vị khác tùy vào phạm vi kích thước liên quan Ví dụ, hạt thơ đo mm, hạt mịn đo micromet nanomet, hạt siêu mịn mơ tả thơng qua diện tích bề mặt đơn vị khối lượng (thường m2/g) Kích thước hạt xác định theo phương pháp diện tích bề mặt Trong phương pháp này, ba kích thước đặc trưng định nghĩa sau: - Đường kính lớn, chiều dài diện tích bề mặt tối đa - Đường kính trung gian (Intermediate diameter), đường kính tối thiểu vùng diện tích bề mặt tối đa đường kính tối đa vùng diện tích bề mặt tối thiểu - Đường kính nhỏ, kích thước ngắn diện tích bề mặt tối thiểu Chiều dài, chiều rộng độ dày thường sử dụng tương ứng với đường kính lớn, đường kính trung đường kính nhỏ vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham Để đo kích thước vật sử dụng micromet caliper Các thiết bị sử dụng để đo đường kính bên ngồi, đường kính bên trong, khoảng cách bề mặt song song độ sâu lỗ Kích thước hạt loại thực phẩm xác định thông qua kĩ thuật rây, thông qua lỗ tích điện… Để kiểm sốt kích thước hạt sản xuất bột, người ta sử dụng phương pháp phân tích phân bố kích thước hạt Phương pháp cho phép xác định kích thước hạt mật độ chúng khối hạt 1.2.3 Các thông số quan trọng khác (như độ cầu, góc nghiêng, …) 1.3 Màu sắc 1.3.1 Thiết bị so màu Spoectrophotometer , Colorimeter so màu mắt 1.3.1 Thiết bị so màu Streptophotometers Phương pháp đo màu dựa vào quang phổ truyền qua phản xạ Trong máy quang phổ có ba projector, yêu cầu có lọc màu đỏ, xanh dương, xanh đặt trước ống kính Các chùm ánh sáng đỏ, xanh dương, xanh chiếu vào màng hình nên chồng lên nửa hình trịn Một nửa vịng trịn cịn lại chiếu sáng projector khác, phổ ánh sáng pure từ lăng kính hay lưới sắt người quan sát thấy nửa vịng trịn hình lúc Mỗi projector có biến trở để thay đổi lượng ánh sáng từ nguồn sáng đỏ, xanh dương, xanh lục Người quan sát xác định lượng đỏ, xanh dương, xanh lục cần để phù hợp với màu quang phổ cách thay đổi lượng ánh sáng Màu quang phổ xác định giới hạn lượng màu đỏ, xanh lá, xanh dương Các nhà toán học thay ánh sáng đỏ, xanh lá, xanh dương hàm X, Y, Z tương ứng Màu sắc hình thành cách sử dụng lượng thích hợp ánh sáng X, Y, Z Lượng ánh sáng X, Y, Z cần thiết để phù hợp với màu gọi màu sắc tri-stimulus Các liệu đỏ, xanh lá, xanh dương giúp xác định màu sắc quang phổ chuyển thành tọa độ X, Y, Z Phản ứng mắt người ánh sáng thể qua hình 4.11 Những đường cong chuẩn gọi đường cong quan sát chuẩn CIE 𝑥̅ , 𝑦%, 𝑧̅ vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham Sử dụng liệu hình 4.11, màu sắc tính từ phổ phạn xạ truyền suốt Phổ mẫu R nhân với phổ nguồn sáng E diện tích đường cong 𝑥̅ , 𝑦%, 𝑧̅ Có thể mơ tả điều theo phương trình tích phân: !"# 𝑋 = ) 𝑅𝐸𝑥̅ 𝑑𝑥 (4.7) $%# !"# 𝑌 = ) 𝑅𝐸𝑦% 𝑑𝑦 (4.8) $%# !"# 𝑍 = ) 𝑅𝐸𝑧̅ 𝑑𝑧 (4.9) $%# Trong thiết bị đo quang phổ, ánh sáng phân tách thành phổ lăng kính cách tử nhiễu xạ trước dải bước song chọn để đo Các dải sóng hẹp lựa chọn thông qua lọc nhiễu Độ phân giải phổ thiết bị phụ thuộc vào độ hẹp dải sóng đo Máy đo quang phổ chứa phổ đơn sắc diot quang, đo đường cong phản xạ màu sắc sản phẩm 10 nm Các phân tích thường có 30 nhiều điểm liệu, từ tính tốn màu sắc.Máy quang phổ đo Sự phản xạ bước sóng cho phép tính tốn giá trị màu sắc Ưu điểm máy đo quang phổ Streptrophotometer máy đo màu calorimeter đầy đủ thơng tin thu để tính giá trị màu cho vật sáng metamerism đo ánh sáng sáng khác góc độ sáng khác Tuy nhiên máy quang phổ chất lượng cao đắc nhiều thời gian để đo Colorimeters Trước năm 1950, việc tính tốn liệu X, Y, Z từ phổ thơng dụng, địi hỏi cơng việc tính tốn lien quan đến phát triển điện tử A tristimulus colorimeter vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham vat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.phamvat.ly.thuc.pham.cac.dac.trung.vat.ly.cua.thuc.pham phát triển thấy việc sử dụng Spectrometer tốn A tristimulus colorimeter có phận chính: Nguồn sáng Sự kết hợp lọc để điều chỉnh phân phối lượng phạn xạ ánh sáng Đầu dò quang điện chuyển đổi ánh sáng phản xạ thành dòng điện Mỗi màu sắc có phản xạ ánh sáng đặc trưng quang phổ Máy calorimeter đo màu thông qua ba lọc băng rộng tương ứng với độ nhạy đường cong quang phổ Các phép đo đo máy đo calorimeter với ba màu so sánh thơng thường Rất cần hiệu chỉnh giá trị chuẩn để kết đo đạt độ xác cao Mỗi màu sắc có giá trị tristimulus riêng giúp phân biệt với màu khác Giá trị đo để xác định liệu kết đo có xác Chúng sử dụng để xác định hàm lượng màu khác 1.3.2 Các hệ thống sử dụng Colorimeter Không gian màu L*a*b Phương pháp đo màu CIE LAB phát triển vào năm 1976 có nhiều tiến phương pháp trước Vị trí màu sắc khơng gian màu CIELAB xác định dựa vào tọa độ màu L*, a* b*, L* dựa vào khác độ sáng (L* = 100) độ tối (L* = 0), a* thể khác màu xanh (-a*) màu đỏ (+a*), b* thể khác màu xanh dương (-b*) màu vàng (+b*) Nếu biết tọa độ L*, a*, b* mô tả màu sắc vị trí khơng gian màu Tọa độ L*, a*, b* đuược tính dựa giá trị tristimulus theo phương trình sau: 𝐿∗ = 116𝑓 ;𝑌