Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON

Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm trên hệ thống cơ lý INSTRON

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Nguyễn Đức Uyên Thƣ 10058331 Báo cáo bài 4

Báo cáo bài 5

Nguyễn Thị Nhƣ Trang 10041611

MỤC LỤC

1 TỔNG QUAN 7

1.1 Giới thiệu về thiết bị cơ lý instron 7

1.2 Tìm hiểu cấu trúc thực phẩm: 10

2 NỘI DUNG BÁO CÁO 14

2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐÂM XUYÊN 14

2.1.1 Giới thiệu thí nghiệm: 14

2.1.1.1 Mục đích thí nghiệm: 14

2.1.1.2 Lý do chọn mẫu: 15

2.1.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm: 15

2.1.2 Cơ sở lý thuyết về phương pháp [1] [2] 15

2.1.2.1 Giới thiệu về phương pháp đâm xuyên 15

2.1.3 Cơ sở của phép đo đâm xuyên: 16

2.1.3.1 Nguyên lý chung: 16

2.1.3.2 Cơ sở của phép đo cấu trúc: 17

2.1.3.3 Mối liên hệ giữa phương pháp đo bằng thiết bị và phương pháp cảm quan: [3] 19

2.1.3.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp đâm xuyên: 20

2.1.4 Cách thức tiến hành: 21

2.1.4.1 Chuẩn bị mẫu: 21

2.1.4.2 Dụng cụ đo: 21

2.1.4.3 Cách thức vận hành: 22

2.1.5 Kết quả và thảo luận: 22

2.1.5.1 Kết quả thí nghiệm: 22

2.1.5.2 Nhận xét về kết quả thí nghiệm: 22

2.1.6 Tài liệu tham khảo: 26

2.2 PHƯƠNG PHÁP CẮT 27

2.2.1 Mục đích thí nghiệm 27

2.2.1.1 Lý do chọn phương pháp cắt: 27

2.2.1.2 Mẫu 27

2.2.1.3 Đặc điểm chung của các mẫu: 28

2.2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả 29

2.2.2 Cơ sở lý thuyết về phương pháp đo 29

2.2.2.1 Phương pháp cắt 29

2.2.2.2 Nguyên lý của phép đo 29

2.2.2.3 Cơ sở của phương pháp đo 30

2.2.2.4 Mối liên hệ với các phương pháp khác 30

2.2.2.5 Ưu ,nhược điểm của phương pháp 30

2.2.3 Cách thức tiến hành 30

2.2.3.1 Chuẩn bị mẫu: 30

2.2.3.2 Cách thức vận hành 30

2.2.3.3 Dụng cụ đo 31

2.2.4 Kết quả và thảo luận 31

2.2.4.1 Kết quả thí nghiệm 31

2.2.4.2 Nhận xét về kết quả thí nghiệm 32

2.3 PHƯƠNG PHÁP CẮT KRAMER 34

2.3.1 Mục đích thí nghiệm 34

2.3.1.1 Lý do chọn mẫu 34

2.3.2 Cơ sở lí thuyết về phương pháp đo 34

2.3.2.1 Nguyên lí chung 34

2.3.2.2 Giới thiệu phương pháp Kramer 35

2.3.2.3 Nguyên tắc hoạt động 35

2.3.2.4 Mối liên hệ với phương pháp khác 35

2.3.2.5 Ưu nhược điểm của phương pháp 36

2.3.3 Cách thưc tiến hành 36

2.3.3.1 Chuẩn bị mẫu 36

2.3.3.2 Cách thức vận hành 36

2.3.4 Kết quả và thảo luận 36

2.4 PHƯƠNG PHÁP ÉP ĐÙN 38

2.4.1 Giới thiệu thí nghiệm: 38

2.4.1.1 Mục đích thí nghiệm: 38

2.4.1.2 Lý do chọn mẫu: 38

2.4.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm: 39

2.4.2 Cơ sơ lý thuyết về phương pháp [1] 39

2.4.2.1 Nguyên lý chung: 39

2.4.2.2 Cơ sở của phép đo: 40

2.4.2.3 Mối liên hệ giữa phương pháp đo với phương pháp cảm quan: 40

2.4.2.4 Ưu - nhược điểm: 40

2.4.3 Cách thức tiến hành 41

2.4.3.1 Chuẩn bị mẫu: 41

2.4.3.2 Cách thức vận hành: 41

2.4.4 Kết quả và thảo luận: 41

2.4.4.1 Kết quả thí nghiệm: 41

2.4.4.2 Nhận xét về kết quả thí nghiệm: 42

2.4.5 Tài liệu tham khảo 43

2.5 PHƯƠNG PHÁP TPA 44

2.5.1 Mục đích thí nghiệm 44

2.5.1.1 Mục đích: Phân tích mô tả cấu trúc của thực phẩm 44

2.5.1.2 Chọn mẫu thí nghiệm: 44

2.5.1.3 Tính chất của các sản phẩm thạch rau câu: với thành phần như trên, các sản phẩm thạch có độ dai, dẻo, đàn hồi ,thích hợp cho việc sử dụng phương pháp TPA để xác định cấu trúc của thực phẩm 44

2.5.2 Cơ sở lý thuyết và phương pháp đo: 44

2.5.2.1 Giới thiệu về phương pháp TPA: 44

2.5.2.2 Các thông số đo lường: 45

2.5.2.3 Giới thiệu về máy đo cấu trúc theo phương pháp TPA 48

2.5.2.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp: 49

2.5.3 Cách thức tiến hành: 49

2.5.3.1 Chuẩn bị mẫu: 49

2.5.3.2 Cách thức vận hành:mẫu được ép 2 lần liên tiếp bằng đầu dò TPA: 50

2.5.4 Kết quả và thảo luận 50

2.5.4.1 Kết quả thí nghiệm: 50

2.5.4.2 Nhận xét: 53

LỜI CẢM ƠN - -

Trước hết, tập thể nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

1 Trường đại học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh cùng với Viện công nghệ sinh học thực phẩm đã tạo ra một môi trường học tập có cơ sở vật chất rất tốt cho chúng em học hỏi và nghiên cứu

2 Thư viện trường đại học Công Nghiệp đã cung cấp cho chúng em những tài liệu tham khảo quý báu cùng với những phòng họp nhóm hiện đại

3 Sau cùng, Nhóm chúng em xin gởi lời cám ơn chân thành đến thầy Ths Dương Văn Trường

đã tận tình chỉ bảo chúng em trong quá trình học tập và giúp chúng em hoàn thành bài báo cáo này

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng do khả năng, thời gian và khuôn khổ của trang giấy có hạn nên không thể nào tránh được những sai sót Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy để bài báo cáo được hoàn thiện hơn và để chúng em rút kinh nghiệm cho những bài báo cáo sau này Những chỉ bảo của thầy nhóm sẽ tiếp thu với lòng biết ơn sâu sắc nhất!

Nhóm sinh viên thực thiện

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay đất nước ngày càng phát triển, nhu cầu của con người cũng ngày được nâng cao Trong đó nhu cầu về ăn uống là được con người quan tâm nhất Ngày xưa mọi người chỉ quan tâm

là làm sao được ăn no là đủ, nhưng bây giờ không chỉ có như thế mà còn phải được ăn ngon Chính

vì thế mà ngành công nghiệp thực phẩm ở nước ta ngày một phát triển

Hiện nay trên thị trường Việt Nam xuất hiện rất nhiều sản phẩm, đa dạng từ mẫu mã cho đến chất lượng Nhưng trong đó quan trọng nhất là về mặt chất lượng Vì vậy mà vấn đề này được kiểm tra nghiêm ngặt ngay sau khi sản phẩm được sản xuất ra Các sản phẩm này được kiểm tra về mặt hương vị, cấu trúc và hình thức bên ngoài của sản phẩm vì đây là ba yếu tố chính quyết định sản phẩm có được chấp nhận trên thị trường hay không Nhưng trong đó quan trọng nhất vẫn là mặt cấu trúc vì:

 Cấu trúc ảnh hưởng đến sự cảm nhận mùi vị cũng như đến hình thức bên ngoài của sản phẩm

 Là đây là một thuộc tính quan trọng được khách hàng quan tâm hàng đầu

Để xác định cấu trúc của thực phẩm, người ta dùng 6 phương pháp sau:

- Phương pháp đâm xuyên

- Phương pháp nén TPA (texture profile analylis)

- Phương pháp cắt Kramer (nhiều dao)

- Phương pháp cắt Warner-Bratzler (một dao)

- Phương pháp Back Extrusion (ép đùn)

1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về thiết bị cơ lý instron

Hình 1 Toàn cảnh máy phân tích cơ lí INSTRON Instron, nhà cung cấp các loại máy đo cơ lý vật liệu hàng đầu thế giới cung cấp hàng loạt các giải pháp cho phép phân tích cấu trúc cho ngành công nghiệp thực phẩm Instron bao gồm phép phân tích cấu trúc thực phẩm, từ năm 1968 khi Malcolm Bourne lần đầu tiên sử dụng và instron làm phép phân tích

mô phỏng sơ bộ về thực phẩm Instron seri 5500, có thể mua được các bộ máy phân tích cấu trúc với

đủ loại kích cỡ và công suất miễn là phép đo chính xác để có thể chạy một phép kiểm tra “bloom” của các loại gel mềm hay độ nén ép trái cây Trong seri 5500 tất cả các bộ máy đều kết hợp với quy trình công nghệ hiệu lệnh bằng tay mới nhất với phần mềm merlin của instron Merlin là bộ chương trình phần mềm máy tính để bắt đầu cuộc kiểm nghiệm thực phẩm, kiểm soát và tập hợp dữ liệu và tạo ra kết quả, chuẩn bị báo cáo Tính dễ dàng sử dụng của phần mềm này mang lại sự hoạt động đơn giản,

độ chính xác đáng tin cậy và tính linh động Thông thường các phương pháp thử nghiệm như TPA, đo

độ gãy, biến dạng, đâm xuyên, cắt, nén, …đều dễ dàng chạy bằng phần mềm merlin Sử dụng gắn liền với cụ kiểm soát và tính toán thí nghiệm bạn sẽ dễ dàng trạo ra những phép kiểm tra cho riêng mình

 Giới thiệu sơ lược về phần cứng của máy cơ lí INSTRON

Phần cứng (thân máy): Bộ phận thân

máy gồm một cột và giá đỡ là nơi kết

nối với máy tính và các bộ kít để thực

hiện các phép đo

Phần cứng của máy cơ lí INSTRON

- Một số nút cơ bản trên thân máy:

 start test: Tín hiệu này sáng đèn khi chuẩn bị quá trình thử mẫu

 stop test: Phép thử đã kết thúc

 reset gl: Nút này cân bằng khi bắt đầu thử mẫu (các trạng thái về lực, độ dãn trở về 0, nút

này có thể thay thế bằng nút RESET trong màn hình của phần mềm vận hành chương trình

 jog up/down: Điều chỉnh trục gắn các đầu dò LÊN/XUỐNG

 fine position: Vị trí chỉnh tinh

 return: Báo hiệu trục điều chỉnh trở về vị trí ban đầu (trước khi thử mẫu)

 power: Đèn báo hiệu nguồn điện của thiết bị

 frame ready: Khi máy tính và thiết bị kết nối thành công, trong quá trình làm việc, đèn

luôn sáng

 frame standby: Khi máy tính và thiết bị kết nối không thành công

 CHỐT AN TOÀN: Là hai chốt màu vàng nằm trên thước đo, chốt này được điều chỉnh

đảm bảo an toàn cho quá trình vận hành, hạn chế cường độ lực lớn và điều chỉnh sai thông

số cho máy tính khi vận hành

 NÚT MÀU ĐỎ ở thân máy: nút dùng khẩn cấp khi có sự cố

 Giới thiệu sơ lược về phần mềm của máy cơ lí INSTRON

Phần mềm BLUEHILL cung cấp một chương trình kiểm

tra nguyên liệu linh hoạt và đầy sức mạnh, dễ dàng sử

dụng đối với cả những người chỉ mới bắt đầu học hay các

chuyên gia Phần mềm BLUEHILL chia thành các bảng

mã màu giúp thao tác dễ dàng Màn hình đáp ứng nhu cầu

đối với các kĩ thuật ứng dụng cho từng phương pháp kiểm

tra Các thông số như là cố định cơ cấu, thuật ngữ kiểm

tra, lựa chọn đơn vị và tính toán được định hình tự động,

cho phép phòng thí nghiệm hoạt động nhanh chóng và

chính xác

Những thiết kế và khả năng của BLUEHILL phản ánh

nền tảng ứng dụng mạnh mẽ của Instron, tập đoàn phát

triển 60 năm qua như là người dẫn đầu trong việc kiểm

tra vật liệu BLUEHILL tương thích trực tiếp với nhiều

hệ thống của Instron như 3300, 4200, 5500, 5800…

Phần mềm BLUEHILL giao diện được thiết kế dạng bảng

nên sử dụng khá đơn giản Nó bao gồm việc kiểm tra,

phương pháp kiểm tra, báo cáo kết quả và hệ thống quản

lí Bấm vào bảng mà bạn thấy, rồi chọn mục bạn muốn

kiểm tra Rất đơn giản Điều khiển các mục theo bảng

dạng cột để cho ra kết quả theo sơ đồ trình bày như trên

màn hình xác định cổng xuất dữ liệu và thư mục lưu trữ

Phần mềm của máy cơ lí INSTRON

- Một số nút cơ bản trên màn hình:

 Chuyển đổi giữa các màn hình: Bảng điều khiển nằm ở góc trên của màn hình và giao diện

phần mềm Bluehill nằm ờ bên dưới

 Tùy theo nút mà ta chọn ở màn hình chính, ta sẽ thấy các thanh chức năng khác nhau là test, method, report, admin

 Test tab: Nếu ta chọn nút Test, cả 4 mục lả test, method, report, admin sẽ xuất hiện và ta

chuyển đổi qua lại giữa các mục bằng cách nhấn vào tên của mục đó

 Method tab: Trong mục này có 1 thanh điều hướng ở bên trái màn hình Nhấn vào các mục mà

ta cần sửa đổi trong thanh điều hướng này

 Màn hình chính: Đây là màn hình xuất hiện đầu tiên khi ta khởi động phần mềm và là màn

hình ta chọn phương pháp thí nghiệm

- Tìm hiểu về chức năng của các nút trong màn hình chính:

 Test Button: Nhấn nút này khi ta muốn tiến hành thí nghiệm với mẫu Phần mềm sẽ trình diễn

một loạt các màn hình khác để ta chọn phương pháp kiểm tra, đặt tên cho mẫu và bắt đầu thí nghiệm

 Mục continue sample giúp ta mở lại một file mẫu đã làm trước đó để xem lại các thông số hoặc

tiến hành thử với một mẫu khác

 Method Button: Nhấn nút này khi ta muốn chỉnh sửa và lưu lại các file phương pháp thí

nghiệm Phần mềm sẽ chuyển đến 1 màn hình khác để ta chọn hoặc thay đổi các thông số thí nghiệm rồi lưu lại trên file gốc hoặc ở một file mới

 Report Button: Nhấn nút này khi ta muốn chỉnh sửa và lưu lại các file phương pháp thí

nghiệm mẫu Ta cũng có thể sử dụng các báo cáo mẫu để tạo ra một báo cáo mới dựa trên các

dữ liệu đã thu thập được trong khi thí nghiệm

 Admin Button: Nhấn nút này khi ta muốn thay đổi cấu hình của hệ thống thí nghiệm

 User Button: Nhấn nút này để thoát ra khỏi người dùng hiện thời

 Help Button: Nút này dể mở hệ thống trợ giúp

 Exit Button: Nhấn nút này để thoát ra khỏi chương trình

1.2 Tìm hiểu cấu trúc thực phẩm:

Sản phẩm thực phẩm ít khi chứa một hợp phần, thường là tổ hợp nhiều hợp chất khác nhau Số lượng các hợp phần hóa học tạo nên 1 thực phẩm thường ổn định, gồm chủ yếu các hợp chất có gá trị dinh dưỡng Sự khác nhau là ở hàm lượng từng hợp phần

Sản phẩm thực phẩm có cấu trúc tức là có hình dạng, trạng thái, kết cấu, màu sắc và hương thơm

Kết cấu của sản phẩm là biểu hiện cảm giác và chức năng của cấu trúc, tính chất cơ học và tính chất bề mặt của thực phẩm, được phát hiện thông qua các quan của thính giác, thị giác và xúc giác

Các quá trình tạo cấu trúc bao gồm nhiều giai đoạn liên tiếp ứng với các trạng thái hình thể khác nhau Trước tiên phải áp dụng một số phương pháp xử lý như: xử lý nhiệt và cơ học, sử dụng các hoá chất…nhằm phá huỷ một phần cấu trúc không gian nguyên thể ban đầu (phá huỷ các liên kết năng lượng yếu hay chính là làm biến tính thành phần cấu tạo nên sản phẩm thực phẩm) Sau đó lại tiến hành tổ chức và định hướng các phân tử từng phần hay toàn bộ đã giãn mạch để tái tổ chức lại các liên hợp Cuối cùng là kết gắn và làm cứng cấu trúc có tổ chức đã thu được nhờ phân bố lại các liên kết trong và giữa các phân tử đã bị phá huỷ trong giai đoạn làm giãn mạch

Các sản phẩm thực phẩm có dạng rắn, lỏng, dựa vào kết cấu có thể chia thành 8 dạng:

- Dạng lỏng: Có độ nhớt nhiều hoặc ít

- Dạng gel: Thường có tính dẻo, đôi khi đàn hồi, có độ đặc và nóng chảy khi ở nhiệt độ của

miệng (gel protein, gel gelatin, gel pectin, gel tinh bột)

- Dạng sợi: Có mặt sợi xenluloza, sợi tinh bột, sợi protein

- Dạng tập hợp các tế bào trương nước, chất lỏng sẽ giải phóng ra khi nhai (quả và rau mọng

nước, một số thịt)

- Dạng sánh nhờn, trơn, nhẵn: Mỡ, chocolat, một số phomat

- Dạng khô, bở có cấu trúc hạt (bích quy) hoặc tinh thể (đường)

- Dạng trong: Tan chạm trong miệng

Dạng 5: Kết cấu dạng sánh, nhờn, trơn bóng

Dạng 6: Kết cấu khô, bở, có

cấu trúc hạt hoặc tinh thể

Dạng 7: Kết cấu trong, tan chậm trong miệng (kẹo đường)

Hình 2: Cấu trúc thực phẩm

Dạng 8: Kết cấu xốp

Nguyên liệu trong chế biến các sản phẩm thực phẩm thường được cấu tạo từ các cao phân tử Các cao phân tử này có những tính chất chức năng đặc trưng riêng Tính chất chức năng là những tính chất tổng thể tiêu biểu nhất liên kết đồng thời nhiều tính chất hoá lý khác nhau nhưng phụ thuộc lẫn nhau Có thể nói tính chất chức năng là tất cả mọi tính chất không phải dinh dưỡng có ảnh hưởng đến tính hữu ích của một hợp phần trong thực phẩm Tính chất chức năng phụ thuộc chặt chẽ vào cấu trúc không gian của các phân tử và vào trạng thái kết hợp của chúng (giữa chúng hay với các phân tử khác)

Người ta chia tính chất chức năng của các cao phân tử ra thành 3 nhóm chính:

- Tính hidrat hoá: phụ thuộc vào sự tương tác của các cao phân tử với nước như: sự hút nước và giữ nước, sự thấm ướt, sự phồng lên, sự dính kết, sự hoà tan và tính tạo nhớt…

- Tính chất phụ thuộc vào tương tác giữa các cao phân tử với nhau Tính chất này liên quan đến hiện tượng kết tủa, tạo gel và sự tạo thành các cấu trúc khác (tạo sợi, tạo bột nhão)

- Các tính chất bề mặt: có liên quan đến sức căng bề mặt, sự tạo nhũ hoá và sự tạo bọt

Tính chất chức năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ảnh hưởng của các pha phân tán khác nhau (hệ đơn phân tán và đa phân tán) Vì kích thước của các hạt phân tán khác nhau sẽ có sự di chuyển đến bề mặt của phần dị thể là khác nhau Tỷ lệ phân tử nằm ở bề mặt các liên hợp sẽ tăng lên khi đường kính phân tử nhỏ hơn 1µm Điều này chứng tỏ tầm quan trọng của các tính chất liên pha trong hệ vi dị thể được đặc trưng của kích thước các hạt

Chính quá trình nghiên cứu tính chất chức năng này đã chỉ rõ cho ta thấy ảnh hưởng của tính chất chức năng đến tính chất kết cấu hay khả năng tạo cấu trúc riêng cho mỗi một loại sản phẩm thực phẩm Mỗi dạng thực phẩm đặc trưng bởi các trạng thái của các hạt phân tán trong hệ phân tán Như vậy có thể thấy tính chất chức năng có vai trò vô cùng quan trọng cho quá trình tạo nên cấu trúc cho

sản phẩm thực phẩm hay tạo ra nét đặc trưng riêng cho các sản phẩm thực phẩm Mỗi một thành phần trong nguyên liệu chế biến thực phẩm có rất nhiều tính chất khác nhau như khả năng tạo bọt, khả năng tạo gel, khả năng tạo màng khả năng nhũ hoá…và những khả năng này lại được tạo nên từ tính chất chức năng của chúng Tuy nhiên, các tính chất này không phải hoàn toàn độc lập Chẳng hạn như sự tạo gel của protein không những bao gồm những tương tác protein – protein mà còn bao gồm các tương tác protein – nước hoặc độ nhớt và độ hoà tan phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc các tương tác protein – protein và các tương tác protein – nước

2 NỘI DUNG BÁO CÁO

2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐÂM XUYÊN

Thiết bị đo cơ lí INSTRON 5543 Đầu đo dùng để thực hiện thí nghiệm

2.1.1 Giới thiệu thí nghiệm:

Trong trường hợp thu mua trái cây để vận chuyển đi tiêu thụ xa hay xuất khẩu, việc nắm vững diễn

biến của quá trình chín ở trái cây để thu hoạch đúng lúc, áp dụng các biện pháp hỗ trợ kỹ thuật cho trái cây chín chủ động Là điều cần thiết để giảm hao hụt và đảm bảo an toàn thực phẩm Vậy nên việc

kiểm tra tính chất của sản phẩm trong sản xuất rất cần thiết

2.1.1.2 Lý do chọn mẫu:

Ngoài những thuộc tính hương vị, kết cấu là một trong những thuộc tính chất lượng rất quan trọng ảnh hưởng đến quyết định mua sản phẩm trái cây do đó độ cứng là một trong những thuộc tính không thể bỏ qua

Người ta nhận thấy rằng độ cứng của trái cây phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như hàm lượng promopectin, hàm lượng chất xơ (cellulose), hàm lượng tinh bột, nếu những yếu tố này càng nhiều thì trái cây của ta càng cứng chắc Ngược lại với điều đó nếu càng nhiều hàm lượng pectin, hàm lượng đường, hàm lượng nước càng nhiều thì trái cây có độ cứng chắc càng giảm

Trong bài thí nghiệm này nhóm tiến hành khảo sát độ cứng của sản phẩm chuối già – chuối cau – chuối sứ bằng phương pháp đâm xuyên Chọn chuối do giá thành kinh tế thấp, tính chất vật lý và hóa học thể hiện được đầy đủ và rõ ràng những yêu cầu trên Kích thước của chuối sẽ dễ đồng đều hơn (vì chúng ta có thể mua chung 1 nẩy), điều này vừa đảm bảo được chất lượng mẫu vừa đảm bảo về kích thước của bàn chứa mẫu

2.1.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm:

- Bản chất thực phẩm (khi đo thực phẩm mềm thì lực sẽ nhỏ hơn thực phẩm cứng, chiều cao của các mẫu phải bằng nhau)

- Kích thước và hình dạng của đầu đâm xuyên

- Số lần đâm xuyên sử dụng

- Tốc độ đâm xuyên

- Độ sâu đâm xuyên tác động lên một phần thực phẩm, không phải tòan bộ thực phẩm

2.1.2 Cơ sở lý thuyết về phương pháp [1] [2]

2.1.2.1 Giới thiệu về phương pháp đâm xuyên

Phương pháp đâm xuyên là từ thiết bị chuyên dụng tiêu biểu cho một trong những phương pháp đơn giản và được sử dụng phổ biến nhất Kiểm tra đâm xuyên đầu tiên được thực hiện bởi Lipowitz (1861), ông đã đặt một đĩa có đường kính 2 – 2,5cm trên bề mặt của khối gelatin chứa trong becker Đĩa được nối với phễu theo một trục thẳng đứng Người ta đặt những quả cân vào phễu cho đến khi đủ nặng để đĩa đâm vào khối gelatin Tổng trọng lượng của quả cân, phễu, trục, đĩa được dùng để tính độ đặc, chắc của khối đông Những phép đo đầu tiên, tuy còn sơ khai, nhưng đã có đủ các phần cần thiết của một phép đo: tên, đầu đâm xuyên vào thực phẩm, những phương cách nhằm nâng độ lớn của lực lên (ở đây là quả cân) và sự đo lường lực Thiết bị được biết đến nhiều là Bloom Gelometer

Thử nghiệm thứ hai được phát triển bởi Capri (1884), đo độ đặc của mỡ đông khi đầu đo đường kính 2mm đâm vào 1 cm Capri định lượng lực cần thiết để tạo một lực trên đầu đâm xuyên có đường kính 2mm vào dầu đã đông 1cm theo chiều sâu

Brulle (1893) dùng nguyên tắc tương tự để đo độ cứng của bơ, và Sohn (1893) giải thích rõ quá trình cần thiết để đạt kết quả tiếp theo với thiết bị của ông Thử nghiệm này đã được phát triển thành kiểm nghiệm độ cứng của bơ Van Doorn Giáo sư Morris, bang Washington đã tiến hành thử nghiệm đâm xuyên đầu tiên cho những sản phẩm nông sản năm 1925

Trong thử nghiệm, thực hiện đâm xuyên theo Magness Taylor, Chatillon, và EFFG-GI giới thiệu phương pháp đâm xuyên trên thịt Các thiết bị đâm xuyên là các thiết bị sử dụng lực tối đa Thiết bị thuộc lọai một đầu đo đơn lẻ Magness Taylor, Chatillon và EFFG-GI, hay dạng đa đầu đo như Thiết bị

đo độ mềm Armour, Thiết bị đo cấu trúc Christel, và Thiết bị đo độ chín, thành trưởng Các thiết bị đo

độ đâm xuyên có thể được phân lọai theo đặc điểm lực áp dụng Tốc độ đo được định trước cho những thiết bị đo lực

2.1.3 Cơ sở của phép đo đâm xuyên:

2.1.3.1 Nguyên lý chung:

Đồng nhất mẫu trước khi đo và tạo hình khối theo yêu cầu của từng phương pháp đo cụ thể, cài đặt các thông số cần đo, thay bộ đầu dò phù hợp, tiến hành đo và thường đo ít nhất từ 3 – 4 mẫu trở lên Sau đó thu thập số liệu, xử lí số liệu và giải thích kết quả đo

Lưu ý: dĩ nhiên trong quá trình chuẩn bị mẫu ta phải chọn đường kính của mẫu phải lớn hơn đường kính của đầu dò, nhưng câu hỏi đặt ra nơi đây là lớn đến bao nhiêu so với đầu dò và nếu bằng đầu dò

có được không Ý đầu dường như không quan trọng lắm trong phương pháp đâm xuyên Khi mẫu lớn hơn nhiều so với đầu dò thì không gây nên sự khác biệt về trị số của lực Chúng ta cần hiểu rằng lực sẽ khác biệt về những vị trí như cạnh, góc hay độ dày của mẫu Một kiểm nghiệm đâm xuyên sẽ cho kết quả sai hoàn toàn nếu như trong quá trình thực hiện mà mẫu bị nứt gãy hay vỡ đôi Và nếu kích thước mẫu hình trụ xấp xỉ với đường kính đầu dò thì khi thực hiện đâm xuyên thì mẫu sẽ bị đùn lên đầu dò Một thông số rất hấp dẫn được đưa ra là đường kính của mẫu nên tối thiểu gấp ba lần đường kính của đầu đâm xuyên và đối với những thực phẩm dễ vỡ tỷ lệ này cần lớn hơn 3 Để thể hiện rõ điều này hình 1 sẽ mô phỏng điều đó:

Nhìn và hình ta thấy rằng, bên trái mẫu lớn hơn ba lần đường kính của đầu dò và đạt tiêu chuẩn Khi kích thước của mẫu giảm đi nhưng kích thước của đầu dò vẫn như vậy thì không đạt tiêu chuẩn và kết

quả của phép đo dĩ nhiên không chính xác Để khắc phục vần đề này ta có thể sử dụng hình bên phải, dùng một đầu đò có đường kính bằng 1/3 so với đường kính mẫu

2.1.3.2 Cơ sở của phép đo cấu trúc:

Khi mẫu lớn, đầu đâm xuyên sẽ chỉ đâm vào

thực phẩm một đoạn nhỏ tương ứng với kích

thước của thực phẩm và đĩa đỡ bên dưới

Khi mẫu mỏng, có nguy cơ khi lực nén lên thực

phẩm chống lại phản lực của đĩa và kiểm nghiệm

sẽ trở thành sự kết hợp giữa đâm xuyên và nén

hay hoàn toàn chỉ là lực nén

Đĩa đỡ có một lỗ ở trung tâm bên dưới đầu đâm

xuyên là cần thiết cho các thực phẩm dạng bản

mỏng hay nhỏ Điều này cho phép đầu đâm

xuyên đâm vào xuyên qua mẫu và xuyên lỗ

Đường kính của lỗ thường nên từ 1,5 – 3 lần

đường kính của đầu đâm xuyên Nếu lỗ đĩa có

đường kính gần bằng đầu đâm xuyên, kiểm

nghiệm thay đổi từ phép đo đâm xuyên sang

phép đo “ đâm xuyên và kết thúc”, mẫu hình trụ

bị cắt và bị dồn qua lỗ

Sau khi đã chọn mẫu phù hợp với đầu dò và đĩa đỡ ta tiến hành thí nghiệm Nguyên tắc chung của kết quả biểu thị khi đầu dò tiếp xúc và đâm xuyên qua thực phẩm, lúc này ta có thể thu được 5 loài đường cong thể hiện 5 mức độ khác nhau về một thuộc tính (trường hợp là độ cứng) trên cùng một biểu đồ, hình 2 thể hiện điều đó

Nhận xét:

 Đầu tiên xem xét trường hợp của đường A, B, C:

 Giai đoạn đầu: ta thấy các đường loại cong A, B, C đều có sự tăng nhanh tốc độ đâm xuyên trong khoảng thời gian ngắn Trong giai đoạn này do thực phẩm vẫn chưa chịu tác động của đầu do nên cấu trúc của mẫu vẫn còn nguyên vẹn Giai đoạn này kết thúc khi đầu dò tiếp xúc thực phẩm (mẫu) và giai đoạn này được gọi là giai đoạn biến dạng ban đầu

 Giai đoạn 2: xuất hiện khi đầu dò xâm nhập vào mẫu Điểm quan trọng nhất của thí nghiệm này

là điểm thể hiện ngay lặp tức trên biều đồ khi đầu dò đâm xuyên qua thực phẩm nhưng không làm phá vỡ hoặc nghiền nát mẫu

 Giai đoạn 3: xuất hiện khi lực tác động thay đổi khi đã đâm xuyên qua thực phẩm

Dựa vào yếu tố này ta có thể chia tách các đường cong đâm xuyên theo ba loại cơ bản:

- Đường cong A: lực tác động tiếp tục tăng khi qua điểm biến dạng ban đầu Đường cong dạng này là đặc trưng của quả táo vừa hái

- Đường cong B: lực này là khoảng không đổi sau khi đầu dò tiếp xúc với mẫu Đường cong dạng này là đặc trưng của quả táo đã được lưu trữ trong kho lạnh trong một thời gian và hoa quả chín mềm chẳng hạn như đào và lê Tổng quát lên chúng đặc trưng cho các loại quả khô, mềm

và kết cấu đã đôi phần lỏng lẻo

- Đường cong C: lực giảm tác dụng khi đầu dò tiếp xúc với mẫu Đường cong dạng này thường được tìm thấy với rau sống

 Cuối cùng ta xem xét về trường hợp của đường cong C, D:

- Đường cong D thu được khi đo một số tính chất trên bột nhão (dough) và whipped Đường cong

D cũng giống như đường cong A nhưng nó không có sự thay đổi đột ngột trong độ dốc mà thay vào đó là sự thay đổi từ từ về độ dốc Và điểm biến dạng ban đầu có thể được xác định bằng sự ngoại suy hai đường thẳng từ hai phần của đường cong D Vì vậy đường cong D được coi như

là một trường hợp đặc biệt của đường cong A

- Đường cong E thu được khi đo một số tính chất trên bột nhão Đường cong này cho ta thấy không có điểm biến dạng đầu, cơ bản giống như một chất lỏng nhớt và vì vậy chúng không phù hợp điểm kiểm tra bằng phương pháp đâm xuyên do kết quả không có ý nghĩa

2.1.3.3 Mối liên hệ giữa phương pháp đo bằng thiết bị và phương pháp cảm quan: [3]

Cơ thể con người cảm nhận cấu trúc qua các giác quan như thính giác, thị giác và xúc giác Việc cảm nhận cấu trúc thực phẩm của con người thông qua các cơ quan tế bào da, các dây thần kinh tự do Trong đó, khi cảm nhận bằng miệng, đóng vai trò quan trọng là những cơ quan tế bào xúc giác trong vòm miệng cứng và mềm, lưỡi, lợi và màng bao quanh răng; ở đó có các dây thần kinh vô cùng quan trọng trong những cơ và khớp miệng Những tín hiệu từ những dây thần kinh này cung cấp thông tin

về vị trí quai hàm miệng, sự căng và chiều dài cơ Trong khi đó, các thiết bị phân tích dựa vào bộ chuyển đổi để chuyển những sự đo lường vật chất, vật lý thành những tín hiệu điện hoặc tín hiệu có thể nhìn thấy; những tín hiệu này có thể thu được ngay hoặc cung cấp cho thiết bị ghi nhận dữ liệu Thiết

bị đo đạc phụ thuộc vào loại phương pháp kiểm tra sử dụng Điều quyết định loại phương pháp kiểm tra được áp dụng là tính chất hình học của mẫu kiểm tra và việc mẫu được giữ như thế nào Các phép kiểm tra thực hiện trên nguyên liệu rắn hoặc dai thì thường được làm dưới lực ép, trượt, xoắn và căng

Bộ chuyển đổi này thường cho một kết quả tuyến tính có thể đặc trưng cho những đặc tính vật lý Trái lại, sự cảm nhận của con người lại phụ thuộc vào hiện tượng tâm sinh lý mà thường có khuynh hướng không tuyến tính Những yếu tố như nhiệt độ thường ảnh hưởng lên trạng thái lưu biến do đó những thiết bị đo những thông số như vậy sẽ được cài đặt nhiệt độ chính xác và ổn định Trong khi đó, quá trình xảy ra trong miệng khi ăn lại khác Thân nhiệt của con người là 37oC, các thực phẩm được đưa vào miệng hiếm khi ở cùng một nhiệt độ do đó ở trong miệng thường xảy ra sự thay đổi về nhiệt độ mà

có thể dẫn đến thay đổi tính chất vật lý của thực phẩm Ví dụ chocolate ở điều kiện 20o

C ở trạng thái rắn nhưng khi cho vào miệng, với thân nhiệt của cơ thể sẽ làm cho chocolate tan chảy Ngoài ra, sự có mặt của nước bọt trong miệng làm hòa tan những nguyên liệu tan trong nước Có khoảng 1,5 lít nước bọt được tiết ra mỗi ngày Trong nước bọt có chứa enzyme tiêu hóa (amylase) cũng như những protein

và polypeptide không phổ biến Nước bọt hoạt động như một chất bôi trơn hay dung môi làm cho các thực phẩm bị hòa tan và vỡ ra trong quá trình nhai Trong khi đó, hầu hết các thiết bị kiểm tra tính chất lưu biến không có điều kiện để cho chất bôi trơn lên mẫu trong quá trình kiểm tra Tốc độ di chuyển

của hàm và lưỡi trong miệng là một yếu tố giới hạn trong việc cảm nhận cấu trúc thực phẩm của chúng

ta Tùy thuộc vào loại thực phẩm và người thử mà mỗi người có tốc độ nhai khác nhau, thậm chí với cùng một loại thực phẩm, một người thử thì từ khi bắt đầu bỏ thực phẩm vào nhai cho tới khi có thể nuốt được thực phẩm đó tốc độ nhai cũng khác nhau Hoạt động nhai kết hợp với việc tiết nước bọt làm vỡ thực phẩm cho đến khi có thể nuốt được Rõ ràng đây là một quá trình phụ thuộc vào thời gian

và bản chất của thực phẩm do đó cấu trúc của thực phẩm sẽ thay đổi Cấu trúc của thực phẩm có thể sinh ra là do sự kết hợp của những thuộc tính vật lý trong khi máy không thể đo cùng một lúc nhiều thuộc tính

2.1.3.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp đâm xuyên:

Ưu điểm:

- Thiết bị tương đối dễ vận hành và cho kết quả nhanh chóng, chính xác và độ tin cậy cao;

- Thao tác thực hiện đơn giản (kết hợp giữa tay và máy);

- Có thể sử dụng ở hầu hết các nơi;

- Kết hợp được với máy vi tính cho kết quả cụ thể và thể hiện biểu đồ

- Hạn động liên tục và không hạn chế số lượng kiểm tra mẫu

- Phân biệt nhanh chóng các mẫu Dù các mẫu có cấu trúc (hình dạng và kích thước) khác nhau nhưng cùng bản chất (giống, loài, ) máy vẫn thể hiện rõ ràng lực tác dụng cho từng loại mẫu

- Sử dụng trên nhiều loại thực phẩm khác nhau, cho bất kì hình dạng hay kích thước nằm trong giới hạn cho phép của thực phẩm, chỉ cần lựa đầu dò thích hợp Trong phương pháp đâm xuyên

ta có chín loại đầu dò khác nhau, từ đầu dò có đường kính 0,05mm dùng để đo độ chắc của vách tế bào đến đầu dò có đường kính 50mm để đo độ chắc của bột

- Thích hợp cho thực phẩm không đồng nhất vì mỗi khu vực trên thực phẩm được đâm xuyên riêng lẻ Ví dụ, trong một thanh socola hạnh nhân, nho khô và gạo xốp mỗi phần có thể được

đo riêng biệt Trong khi hầu hết các phép đo khác đo trên toàn bộ cấu trúc thực phẩm dù thực phẩm không đồng nhất

Nhược điểm:

- Chỉ đánh giá được 1 thuộc tính nhất định (độ chắc, cứng, rắn)

- Không có khả năng đo cùng một lúc nhiều thuộc tính của 1 sản phẩm cần đánh giá như đánh giá cảm quan

- Không có khả năng dự đoán được tính chất cảm quan

- Đòi hỏi phải có kinh phí để đầu tư

2.1.4.2 Dụng cụ đo:

Đầu dò loại que đâm xuyên phẳng, có đường kính là 0.52cm

Đầu đâm xuyên chuẩn (với 9 đường kính khác nhau)

Đầu dò Magness Taylor Khay đỡ

 Chọn chế độ khảo sát và điều chỉnh các thông số sau:

- Chiều cao mẫu cố định ban đầu = 50 mm

- Tốc độ di chuyển đầu dò = 5mm/s

- Khoảng đường đi = 55mm

- Đưa mẫu vào vị trí khảo sát, tiến hành đo mỗi mẫu 2 lần

- Dụng cụ đo sử dụng đầu dò 0,5cm (đo theo quy mức của thước kẻ)

2.1.5 Kết quả và thảo luận:

2.1.5.1 Kết quả thí nghiệm:

Đường kính cảu đầu dò: d = 50 mm Diện tích đầu dò:

 Tính ứng suất của chuối sứ:

Ứng suất của chuối sứ 1:

Ứng suất của chuối sứ 2:

 Tính ứng suất của chuối già:

Ứng suất của chuối già 1:

Ứng suất của chuối già 2:

 Tính ứng suất của chuối cau:

Ứng suất của chuối cau 1:

Specimen label Maximum

Load (N)

Extension at Maximum Comp

load (mm)

Time at Maximum Comp load (sec)

cùng một nẩy có độ chín gần nhƣ nhau và nói lên đƣợc sự chuẩn bị mẫu thành công và kết quả có ý nghĩa thống kê

 Biểu đồ thể hiện độ cứng của chuối già:

Specimen label Maximum

Load (N)

Extension at Maximum Comp

load (mm)

Time at Maximum Comp load (sec)

cùng một quả là đồng đều Nếu so sánh hai mẫu, thì mẫu chuối già 1 còn cứng hơn so với mẫu chuối già 2, ta kết luận được điều này do ngoài dựa vào giá trị lực tác dụng ta còn dựa vào thời gian của đầu

dò đi trong mẫu Chuối già 2 tuy tác dụng lực nhỏ hơn nhưng lạ đi một quãng đường dài hơi gần như gấp 2 lần so với quãng đường của chuối già 1 Điều khác biệt này một phần do nhóm lấy mẫu, nhóm lấy một trái ở cuối nẩy và một trái ở giữa nên độ chín của các mẫu khác nhau Nhưng đối với nguyên liệu này vẫn rất thuận tiện trong bảo quản và vận chuyển Tuy nhiên chúng ta nên cẩn thận đối với nguyên liệu này vì chúng chính rất nhanh và có trường hợp chín cảm ứng (nghĩa là sẽ có sự chín đồng loạt khi có một quả chín, do khi quả chín chúng sẽ sinh ra khí axetylen kích thích độ chín những quả khác)

 Biểu đồ thể hiện độ cứng của chuối cau:

Specimen label Maximum

Load (N)

Extension at Maximum Comp

load (mm)

Time at Maximum Comp load (sec)

Chuối cau 2 2,26 0,25889 0,8

Dựa vào bảng số liệu đã thống kê ta biết được lực đâm xuyên lớn nhất của chuối cau 1 (2,69N) lớn hơn lực đâm xuyên lớn nhất của chuối cau 2 (2,26N) và lực trung bình của chúng là 2,47N, thời điểm đạt lực đâm xuyên lớn nhất là 0,77s Nhìn vào biểu đồ ta thấy đường cong biểu diễn độ cứng của chuối cau là theo đường cong B vì lực đâm xuyên cao nhất khi tiếp xúc với mẫu và không thay đổi khi đi bên trong cấu trúc mẫu, điều này chứng minh rằng độ chín đồng đều trên cùng một quả Nếu so sánh hai mẫu ta thấy chuối cau 2 chín hơn chuối cau 1, ta kết luận được điều này ta dựa vào các yếu tố sau:

- Dù tác dụng bởi lực nhỏ hơn nhưng chuối cau 2 lại đi một quãng đường dài

- Thời gian đi trong mẫu chuối cao 2 thì không lớn hơn nhiều so với mẫu chuối cau 1

Tuy có sự khác nhau đó nhưng lực đâm xuyên chỉ ở mức trung bình nên đối với nguyên liệu này vẫn rất thuận tiện trong bảo quản và vận chuyển Tuy nhiên chúng ta nên cẩn thận đối với nguyên liệu này

vì chúng chính rất nhanh và có trường hợp chín cảm ứng (nghĩa là sẽ có sự chín đồng loạt khi có một quả chín, do khi quả chín chúng sẽ sinh ra khí axetylen kích thích độ nhín những quả khác)

2.1.6 Tài liệu tham khảo:

[1] TS Trần Bích Lam, Phạm Thị Ngọc Hạnh – Nguyên cứu khai thác sử dụng máy phân tích cấu trúc – ĐHBK TPHCM – Năm 2009

[2] Dương Văn Trường – Bài giảng môn Vật Lý Thực Phẩm

[3] Hà Duyên Tư – Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm – NXB khoa học và kĩ thuật – Năm 2006

2.2.1.1 Lý do chọn phương pháp cắt:

Phương pháp cắt là phuơng pháp nhằm xác định độ bền, dai của sản phẩm mà cấu trú dạng gel, nhũ tương Phương pháp cho kết quả tương đối chính xác về tính chất của các sản phẩm X úc xích là một trong sản phẩm có cấu trúc deo, dai và bền, do đó phương pháp cắt là phương pháp phù hợp để xác định cấu trúc của sản phẩm này

2.2.1.2 Mẫu

 Xúc xích bò:

-Loại xúc xích 40g , chiều dài khoảng 20cm, đường kính 20mm