THỰC HÀNH MÁY ĐO CẤU TRÚC BẰNG THIẾT BỊ TEXTRURE – ANALYZE

Mẫu được làm biến dạng và mức độ biến dạng và/ hoặc sức bền của mẫu được ghi nhận và sử dụng như một chỉ số cấu trúc của thực phẩm.. Nguyên tắc nén này làm thay đổi hình dạng mẫu và áp d

BÀI 3: THỰC HÀNH MÁY ĐO CẤU TRÚC BẰNG

THIẾT BỊ TEXTRURE – ANALYZE

I Cơ sở lý thuyết:

Các nguyên tắc đo cấu trúc:

Nén:

Đây là phép đo đơn giản nhất Mẫu được làm biến dạng và mức độ biến dạng và/ hoặc sức bền của mẫu được ghi nhận và sử dụng như một chỉ số cấu trúc của thực phẩm

Trong quá trình đo, đầu đo di chuyển đến điểm tiếp xúc với mẫu, tác dụng lực lên mẫu Đầu

đo thường có dạng hình trụ hoặc đĩa phẳng, đường kính bằng hoặc lớn hơn mẫu ( phụ thuộc vào mức độ biến dạng) Nếu mẫu có bề mặt lớn hơn đầu đo thì đầu đo có thể đâm thủng hay xuyên vào mẫu

Các phép đo nén đơn giản thường gọi là nén một trục, nghĩa là mẫu được nén theo một hướng và không bị giới hạn theo hai hướng khác Nguyên tắc nén này làm thay đổi hình dạng mẫu và áp dụng phổ biến cho các loại thực phẩm dạng rắn

Khi mẫu bị nén theo 3 hướng, thường bằng áp suất thủy lực thì gọi là nén khối Nguyên tắc này làm thay đổi thể tích mẫu nhưng không làm thay đổi hình dạng Nén khối thường ít dùng trong đo thực phẩm vì quá trình tiến hành chậm và khó khăn ( dùng áp suất thủy lực) Các đầu đo sau đây thường dùng trong phương pháp nén:

- Các đầu đo dạng xylanh

- Các đầu đo dạng hình cầu

- Thiết bị Ottawa

- Các đầu nén phẳng

Đâm xuyên:

Trong phép đo này, đầu đo đâm xuyên vào mẫu và giá trị lực cần thiết để đạt chiều sâu xuyên vào hoặc chiều sâu xuyên được trong một khoảng thời gian nhất định, dưới những điều kiện xác định được đo và ghi nhận là độ cứng, độ chắc độ dai hay các tính chất cấu trúc khác của thực phẩm

Phép đo này làm mẫu biến đổi không thuận nghịch Mẫu đo phải có diện tích bề mặt lớn hơn diện tích tiếp xúc với đầu đo sử dụng, nếu mẫu nhỏ hơn diện tích tiếp xúc đầu đo thì trở thành nguyên tắc nén

Giá trị lực đo được càng lớn thì vật liệu có sức bền càng lớn

Các đầu đo được sử dụng trong phương pháp đâm xuyên:

- Các đầu đo dạng mũi kim

- Các đầu đo dạng hình cầu

Cắt:

Nhiều thiết bị ngoại vi có một hay nhiều lưỡi dao dùng để cắt mẫu dưới những điều kiện nhất định Lực cực đại cần thiết và/ hoặc công suất cần thiết để cắt mẫu ghi nhận là độ chắc, độ dai…của mẫu

Mặc dù thuật ngữ cắt được dùng để mô tả phép đo này nhưng nó bao gồm một mô hình phức tạp của nhiều lực tác dụng: lực nén, lực kéo cũng như lực cắt Do đó, các kết quả không thể diễn tả bằng các thuật ngữ ứng suất cắt mà có thể xem như sự so sánh sức bền của mẫu trong những điều kiện biến dạng nhất định

Các thiết bị cắt thường được sử dụng cho thực phẩm có thớ, sợi như thịt, các sản phẩm thịt hay rau quả ( măng tây) như:

- Thiết bị cắt Warner – Brazler

- Volodkevich Bite Jaws – thiết bị này là mô hình hóa răng người khi cắn mẫu thực phẩm, bao gồm quá trình cắt và nén

- Thiết bị cắt Kramer

Nén – đẩy:

Phép đo nén đẩy gồm có lực tác dụng lên thực phẩm đến khi nó chảy qua lối thoát là một hay nhiều rãnh hoặc lỗ trong thiết bị đo Thực phẩm bị nén đến khi cấu trúc bị phá vỡ và đẩy ra ngoài qua những lối thoát đó Mô hình các lực trong phép đo này rất phức tạp Thông thường giá trị lực cực đại cần thiết để thực hiện việc nén đẩy được đo và sử dụng như một chỉ số tính chất cấu trúc

Phép đo này áp dụng cho các loại thực phẩm chất lỏng nhớt, gel bơ, bơ thực vật, các loại rau quả Thiết bị Ottawa thường được sử dụng trong phép đo này

Kéo căng:

Sức căng được xác định như là một lực trực giao với bề mặt mà nó tác dụng, và hướng ra ngoài vật thể

Sức căng cơ bản của vật liệu được xác định là tải trọng cực đại có thể đạt được tác động lên mẫu đo, được phân chia bởi diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu

Một phép đo sức căng thông thường, mẫu đứt gãy gần như ngay lập tức trong một mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng chứa lực tác dụng Lực cực đại là sức căng của vật liệu

Các phép đo kéo căng không ứng dụng nhiều cho thực phẩm bởi vì quá trình này đòi hỏi có lực nén thực phẩm giữa các răng hàm, mà không cần sức căng Các phép đo này được sử dụng để đo độ bám dính của thực phẩm với một bề mặt nào đó, chẳng hạn như tính đàn hồi của mì ống, độ giãn dài của bột nhào Đầu đo nén trên thực phẩm, khi đó giá trị lực cần thiết cần để kéo mẫu ra khỏi sẽ được đo

Các thiết bị ngoại vi được sử dụng trong phép đo này bao gồm:

- Thiết bị đo mỳ ống/ mỳ sợi

- Hàm kẹp để đo giãn

Bẻ gãy và uốn cong:

Khả năng gãy vỡ còn gọi là độ giòn, đó là lực làm mẫu vỡ vụn Thực phẩm có tính giòn là có

độ cứng lớn và độ dính thấp Độ giòn của thực phẩm được đo bởi lực có phương ngang mà với lực ấy mẫu di chuyển khỏi điểm có lực tác dụng theo phương thẳng đứng

Uốn cong là sự kết hợp của lực nén, lực kéo và lực cắt Các phép đo uốn cong thường sử dụng trong đo vật liệu vì chúng dễ thực hiện và không cần đặt mẫu trên dụng cụ Sự gãy vỡ bắt đầu chủ yếu ở phía ngoài của phần mẫu bị căng ra

Vật liệu dễ vỡ có một đường cong lực - biến dạng đặc trưng, từ đó có thể định độ dốc của đoạn từ điểm bắt đầu đi đến đỉnh đường cong, sau đỉnh này ( sau khi vỡ) lực giảm nhanh Các phép đo thường áp dụng cho thực phẩm có dạng thanh hay mảnh

Các thiết bị ngoại vi thường dùng trong phép đo này gồm:

- Thiết bị đo độ giòn

- Thiết bị uốn cong ba điểm

II Thực hành đo cấu trúc:

a Mục đích:

Tìm hiểu về máy đo cấu trúc, các nguyên lý đo và các loại đầu đo Vận hành được máy đo cấu trúc, xử lý số liệu, rút ra kết luận sau khi thực hành

b Yêu cầu:

Xác định được loại đầu đo thích hợp Trong bài này ta dùng đầu dò nén

Xác định được các đại lượng theo yêu cầu

c Vật liệu thí nghiệm:

Củ cải trắng, của cải đỏ

d Tiến hành thí nghiệm:

Chuẩn bị mẫu: Mẫu được cắt khoanh có đường kính d = 3 cm, dày 3 cm Mỗi loại cắt 9 mẫu Tiến hành ở 3 điều kiện thí nghiệm: chần qua nước nóng, để nhiệt độ thường, đông lạnh

III Kết quả đồ thị đo cấu trúc:

a Đồ thị cho mẫu củ cải trắng và carot ở điều kiện thường:

- Carot:

Mẫu 1 mẫu 2

Mẫu 3

- Củ cải trắng:

mẫu 1:

Mẫu 2:

Mẫu 3:

b Đồ thị cho mẫu carot và củ cải trắng ở điều kiện chần:

- Carot:

Mẫu 1:

Mẫu 2:

Mẫu 3:

- Củ cải trắng:

Mẫu 1:

Mẫu 2:

Mẫu 3:

c Đồ thị cho mẫu carot và củ cải trắng điều kiện lạnh:

- Carot:

Mẫu 1:

Mẫu 2:

Mẫu 3:

- Củ cải trắng:

Mẫu 1:

Mẫu 2:

Mẫu 3:

Bảng tính toán độ giòn theo công thức:

- Độ giòn: là ( lực, khoảng cách) làm cho vật liệu vỡ khi biến dạng nhỏ Nó dùng đánh giá trong đóng gói, vận chuyển Khoảng cách mà sản phẩm vỡ thường dùng đánh giá độ giòn Công thức:

Độ giòn = 1/ Fd

Với: F: (lực) kết quả đo được ( kg)

d: khoảng biến dạng 10mm = 0.01m Bảng tính toán độ chống chịu theo công thức:

- Độ chống chịu: là khả năng chống lại lực xuyên của đầu dò vào thực phẩm lúc ban đầu

Độ dốc ban đầu của đường cong là đại diện cho độ chống chịu Công thức:

Độ chống chịu = F 2 /d

Với: F: (lực) kết quả đo được ( kg)

d: khoảng biến dạng 10mm = 0.01m

Bảng so sánh anova về sự khác biết độ giòn và độ chống chịu của carot với cải trắng:

Anova: Single Factor

Mẫu thường

SUMMARY

ANOVA

Source of

Between

Groups 104,1666667 1 104,1666667 6,811989 0,059421 7,708647422

Within

Ftính<Fbảng: không có sự khác biệt nhiều giữa các mẫu trong

điều kiện thường

Mẫu lạnh

Anova: Single Factor

SUMMARY

Mẫu chần

Anova: Single Factor

SUMMARY

ANOVA

Source of

Between

Within

Ftính < Fbảng: không có khác biệt trong cùng

điều kiện

Bảng anova so sánh carot chần và lạnh:

Mẫu carot chần

carot lạnh

ANOVA

Source of

Between

Groups 20,16666667 1 20,16666667 0,913208 0,39338 7,708647422

Within

Ftính<Fbảng: không khác biệt nhiều giữa các mẫu trong điều kiện lạnh

Anova: Single Factor

SUMMARY

Column

Column

ANOVA

Source of

Between

Groups 89,70666667 1 89,70666667 3,377934 0,139936 7,708647422

Within

Groups 106,2266667 4 26,55666667

Ftính < Fbảng : không có sự khác biệt nhiều giữa carot trong điều kiện chần và lạnh

So sánh giữa cải trắng chần và lạnh:

mẫu

cải trắng chần

cải trắng lạnh

Anova: Single Factor

SUMMARY

Groups Count Sum Average Variance

Column

Column

ANOVA

Source of

Groups

Within

Groups 11,24666667 4 2,811666667

Thấy Ftính > Fbảng : có sự khác biệt nhiều giữa cải trắng chần và lạnh

Câu 4: so sánh cải trắng trong 3 điều kiện thường, chần, lạnh:

mẫu

cải trắng thường

cải trắng lạnh

cải trắng chần

Bảng so sánh anova:

So sánh cải trắng trong các điều kiện:

Anova: Single Factor

SUMMARY

ANOVA

Source of

Between

Groups 42,05555556 2 21,02777778 10,74064 0,010407 5,14325285

Ftính > Fbảng: có sự khác biệt

Ta tính: ( tính trắc nghiệm t) :

tα,df = t0.05,8 = 2,306004135

LSD = tα,df.√𝑠2/n = 2,306004135*√11,746666672/3 = 15,63918

T (1,2) = |13 - 13,16666667| = 0,166666667 < LSD => không có sự khác nhau giữa mẫu 1 và 2 ( hay mẫu thường và mẫu lạnh)

T (1,3) = | 13 - 8,5 | = 4,5 < LSD => không có sự khác nhau giữa mẫu 1 và 3 ( mẫu thường và chần)

T (2,3) = |13,16666667 - 8,5 | = 4,666666667 < LSD => không có sự khác nhau giữa mẫu 2 và 3 ( mẫu lạnh và chần)

Kết luận:

Các mẫu từng cặp với nhau chênh lệch quá nhỏ dẫn tới trắc nghiệm t cho kết quả không khác nhau Nhưng trong 3 điều kiện thí nghiệm, cải trắng vẫn có sự khác nhau như trên bảng anova đã kết luận

Câu 5: so sánh sự khác nhau về độ giòn và độ chống chịu của carot trong 3 điều kiện:

Bảng số liệu đo từ đồ thị:

carot thường carot lạnh carot chần

Bảng anova so sánh:

Anova: Single Factor

SUMMARY

Groups Count Sum Average Variance

ANOVA

Source of

Between Groups 229,7088889 2 114,8544 4,129144364 0,074516344 5,143253

Within Groups 166,8933333 6 27,81556

Ftính < Fbảng : không có sự khác nhau giữa carot trong 3 điều kiện