Phương pháp phân tích cấu trúc: a Nguyên lý của phép thử đâm xuyên: Đo lực cần để đẩy một que / thanh vào thực phẩm đến một chiều sâu định trước hay độ sâu đạt được khi tác dụng vào thực
Trang 1Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục
I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Nghiên cứu sự ảnh hưởng vận tốc đâm xuyên đến các thuộc tính cấu trúc củamẫu đậu hũ
Rèn luyện thao tác chuẩn bị mẫu phù hợp đối với từng mẫu cụ thể.
Quan sát- tìm hiểu- thực hành trên máy phân tích cấu trúc.
II TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
1 Khái niệm:
Cấu trúc là tập hợp tất cả những thuộc tính lưu biến, hình học và bề mặt của sản phẩm có thể được cảm nhận bằng các bộ thu cơ giới, xúc giác, thị giác hay thính giác
2 Đặc tính cấu trúc
Là một nhóm tính chất vật lý đến từ cấu trúc thực phẩm
Liên quan đến tính chất cơ học, lưu biến học
Tính chất quang, điện từ, nhiệt, nhiệt động là những tính chất không được đề cập trong định nghĩa cấu trúc
Là một nhóm tính chất, không phải là những tính chất đơn lẻ
Không liên quan đến cản giác hóa học của vi và mùi
Các giá trị đo lường khách quan cấu trúc là hàm số của khối lượng, khoảng cách và thời gian
3 Phương pháp phân tích cấu trúc:
a) Nguyên lý của phép thử đâm xuyên:
Đo lực cần để đẩy một que / thanh vào thực phẩm đến một chiều sâu định trước hay độ sâu đạt được khi tác dụng vào thực phẩm một lực xác định b) Độ cứng:
Phân tích cấu trúc
GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 3
Là lực cần để đầu đo đi xuyên qua thực phẩm hoặc để đầu đo đi tới vị trí định trước
c) Độ dính:
Là công cần để kéo thực phẩm ra khỏi một bề mặt
d) Độ chịu nén:
Là công cần để làm vật biến dạng
e) Các yếu tố ảnh hưởng đến phép thử đâm xuyên:
Kích thước và hình dạng đầu đo:♣
Bourne (1966) theo kinh nghiệm của ông đã đưa ra phương trình nêu lên
Trang 2- A, P: giao diện tiếp xúc giữa đầu đo với mẫu (mm
Phương trình trên chỉ ra rằng khi tỉ lệ giữa diên tích và chu vi tăng lên thì tỉ
lệ giữa lực nén so với toàn bộ lực tác dụng lên đầu đo cũng sẽ tăng lên Ngược lại, khi tỉ lệ giữa diện tích và chu vi giảm đi thì lực trượt so với toàn lực tác dụng lên đầu đo sẽ tăng lên Do đó, bằng cách sử dụng những đầu đo khác nhau như hình tròn, hình vuông, ngôi sao, đa giác…chúng ta có thể làm thay đổi sự ảnh hưởng tương đối giữa lực nén và lực trượt lên toàn bộ lực tác dụng lên đầu đo Tuy nhiên, tác dụng của đường biên với những hình dạng đầu đo khác nhau lên phép thử cấu trúc cũng nên được kiểm tra Hầu hết các đầu đo trong phép thử đâm xuyên có Phân tích cấu trúc
GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 4
dạng hình tròn vì nó cho tỉ lệ giữa diện tích và chu vi là lớn nhất so với các đầu đo khác, do đó sẽ đo được lực đâm xuyên với tỉ lệ lực nén và lực trượt là lớn nhất Những đầu đo khác nhau làm thay đổi phân bố nén và trượt trên tổng thể
lực đâm
- Hình dạng khác nhau của đỉnh các đầu đo cũng quan trọng trong phép thử
đâm xuyên Các hình dạng đầu đo thường sử dụng là dạng phẳng, dạng bán cầu (một phần hay toàn phần ) và dạng nón Để đo độ cứng chắc của nhiều loại rau quả
và trái cây còn nguyên trái, người ta thường sử dụng đầu đo có dạng bán cầu ( một phần ) Nói cách khác, đầu đo dạng phẳng thường được sử dụng để kiểm tra các loại trái cây được cắt nhỏ vì nó đảm bảo được diện tích tiếp xúc không đổi giữa đầu đo và bề mặt phẳng của miếng trái cây cắt nhỏ trong suốt quá trình đo
Bản chất thực phẩm♣
- Những thực phẩm khác nhau có thuộc tính nén và trượt khác nhau
- Kc/Ks được dùng để so sánh vai trò của nén và trượt lên lực đâm xuyên giữa những sản phẩm với nhau
VD: tỉ lệ Kc/Ks của táo = 5, khoai tây = 2 , chuối = 1 ( Bourne, 1966)
=> Phép thử đâm xuyên có thể áp dụng tốt cho sản phẩm này nhưng không tốt cho sản phẩm kia
Phương trình trên cũng chỉ ra rằng, để đánh giá khách quan phép đo cấu trúc, những đầu đo có hình dạng khác nhau nên được kiểm tra với nhiều loại thực phẩm khác nhau
Vật chứa mẫu♣
Chiều sâu đâm xuyên♣
Số lượng đầu đo♣
Các yếu tố liên quan đến mẫu♣
Phân tích cấu trúc
GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 5
Trang 3III TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
1 Máy phân tích cấu trúc MODEL LFRA:
a) Các phím chức năng:
Công tắc nguồn: phía sau máy , dùng để tắt mở máy.
RESET / STOP: ngừng một chu trình kiểm tra đang chạy.
START: bắt đầu chu trình kiểm tra, ấn để tăng tốc độ di chuyển trước khisensor chạm bề mặt mẫu đo
SELECT / SCROLL : ấn để chọn từng mục tùy chọn, xoay để thay đôi cácgiá trị thông số, ấn trong quá trình kiểm tra để xem thông số cài đặt
EMERGENCY STOP: dừng khẩn cấp khi chu trình đang hoạt động.
b) Các thông số :
Trigger: giá trị lực cảm nhận khi đầu đo bắt đầu chạm đến mẫu đo, khi lựccảm nhận tăng đến giá trị trigger, máy bắt đầu tính khoảng cách lún xuống mẫu đo
Distance: giá trị khoảng cách lún kể từ lúc đầu đo chạm bề mạt vật đo. Speed: tốc độ di chuyển của đầu đo.
Time: thời gian giữ cố định đầu đo tại một vị trí ở chế độ HOLD TIME. Count: số lần lặp lại chu kỳ đo ở chế độ CYCLE COUNT
Máy phân tích cấu trúc MODEL LFRA
Phân tích cấu trúc
GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 6
c) Vận hành máy:
Chọn phương pháp kiểm tra ( ví dụ NORMAl )
Kiểm tra các thông số, điều chỉnh lại nếu cần (vì có một số thông số có giátrị mặc định, không thể hiệu chỉnh) Ví dụ : trigger 5.0
Gắn đầu đo tương ứng với phương pháp kiểm tra vào máy.
Đặt vật mẫu cần kiểm tra lên giá đỡ.
Bấm START để bắt đầu kiểm tra Máy hiện thông báo lắp đầu đo vào, bấmSTART lần nữa giá trị lực sẽ RESET về 0 và liên tục được cập nhật
Đầu dò sẽ hạ xuống từ từ đến khi chạm bề mặt vật mẫu, lực cảm nhận tănglên đến giá trị trigger, máy bắt đầu đo các thông số
Kết thúc kiểm tra máy sẽ hiện giá trị peakload ( giá trị lực cao nhất trongsuốt quá trình kiểm tra ) và final load ( giá trị lực kết thúc cuối cùng lúc kết thúc kiểm tra )
Bấm RESET / STOP để bắt đầu chu trình kiểm tra mới.
2 Chuẩn bị trước khi thí nghiệm
Mẫu: Đậu hủ (giữ lạnh).
Dao, thớt
Máy phân tích cấu trúc LFRA của hãng Brookfield, USA.
Trang 4Hạ nhiệt độ của mẫu về nhiệt sử dụng (nhiệt độ phòng): ngâm mẫu đậu hủchưa mở bao bì vào trong nước cho mẫu tăng dần nhiệt độ
Cắt mẫu đậu hủ thành những miếng nhỏ với kích thước: 3.5 x 35 x 2.5
(mm)
Phân tích cấu trúc
GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 7
Gắn đầu dò TA10 vào máy phân tích.
Đặt mẫu lên đế đỡ sao cho khi tiến hành đầu dò sẽ đâm xuyên tại tâm củamẫu
Cài đặt chương trình cho máy (dùng phép đo TPA – phép thử 2 chu kỳ). + Cố định độ đâm xuyên là 15 mm (theo lý thuyết, chiều dày đâm xuyên cầnphải đạt khoảng 60% chiều dày mẫu)
+ Thay đổi vân tốc của đầu dò lần lượt là 1, 5, 10 (mm/s) Khảo sát ảnhhưởng của sự thay đổi vận tốc đâm xuyên đến kết quả thí nghiệm (độ cứng,
Trang 6-5.60 -5.30 -7.10 Adhesiveness
-1.41 -1.33 -2.20
% Deformation
25.00 25.00 25.00 Deformation
load -5.60 -5.30 -7.10 Final load
8.90 9.80 10.50
V XỬ LÝ KẾT QUẢ Fracture force 10.00 0.00 0.00
Hardness
17.70 16.70 17.90 Apparent modulus38.62 36.44 35.80 Adhesive force
-5.70 -5.90 -5.20 Adhesiveness
-2.66 -2.90 -2.54
% Deformation
25.00 25.00 25.00 Deformation
5.00 5.00 5.00
Area cycle 1
Trang 7GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 9
Phương pháp xử lý kết quả được sử dụng trong bài báo cáo thí nghiệm này
là phương pháp bình phương trung bình
Gọi A là yếu tố thay đổi
Gọi S là yếu tố cần khảo sát
Trang 8MS(bình phương trung bình) A
Trang 10132+S212+S222+S232+S312+S322+S332A=[( S11+S12+S13)2+( S21+S22+S23)2+( S31+S32+S33)2]/s
Trang 12%5.0=αVậy vận tốc không ảnh hưởng đến thông số “ hardness “ với mức ý nghĩa
2 Thông số “ apparent modulus “
Trang 13MS(bình phương trung bình) A
2
3148.5
Trang 164 Thông số “ Final load “ Bảng kết quả :
Trang 17GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 12
5 Thông số Area cycle 1
Trang 18%5.0=αVậy vận tốc ảnh hưởng đến thông số “Area cycle 1 “ với mức ý nghĩa
6 Thông số “ Peak load “
Trang 19Bảng kết quả : S(A)
Trang 20GVHD ThS Nguyễn Thanh Khương Trang 13
Vậy vận tốc không ảnh hưởng đến thông số “Peak load “ với mức ý nghĩa %5.0=α
Trang 23%5.0=αVậy vận tốc ảnh hưởng đến thông số “Deformation “ với mức ý nghĩa
9 Thông số “ Adhesive force”
Bảng kết quả :
S(A)
Trang 26Như vậy, dựa vào kết quả chúng ta có thể thấy sự ảnh hưởng của vận tốc
đâm xuyên đến rất nhiều các thông số Tùy thuộc vào loại thông số cần xác định, loại mẫu… mà khi tiến hành phân tích, chúng ta cần lựa chọn tốc độ đâm xuyên cho phù hợp Điều này ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của kết quả phân tích