ỨNG DỤNG TÍNH CHẤT LƯU BIẾN TRONG THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VẬT LÝ THỰC PHẨM Đề tài : ỨNG DỤNG TÍNH CHẤT LƯU BIẾN TRONG THỰC PHẨM GVHD : Th.s Trần Thị Hồng Cẩm SVTH Nhóm : : Nhóm Ngơ Thị Thúy 2205162062 Nguyễn Ngơ Thanh Trúc 2205162069 Nguyễn Thị Cẩm Hằng 2205162009 Trương Thị Hoài Thơ 2205162058 Nguyễn Thị Kim Phương 2205162046 Danh Thị Ngọc Thắm 2205162056 Võ Thị Hiền 2205162010 Nguyễn Thị Ngọc Nhi 2205162036 Nguyễn Thị Huyền Trang 2205163006 Page MỤC LỤC Nhóm : Page LỜI MỞ ĐẦU Lưu biến học nói chung lưu biến học thực phẩm nói riêng ngành khoa học có tính ứng dụng cao, nhiên thông tin lưu biến học chưa thực phổ biến Qua trình tìm hiểu đề tài “Ứng dụng tính chất Lưu biến thực phẩm” nhóm chúng tơi biết đến nhiều ứng dụng quan trọng lưu biến học hầu khắp lĩnh vực, ứng dụng sản xuất chế biến thực phẩm Trong lĩnh vực thực phẩm: Tính chất lưu biến nhóm tính chất có vai trò quan trọng nghiên cứu, sản xuất chế biến thực phẩm Nó ảnh hưởng lớn đến trình, thiết bị sản xuất, chất lượng cảm quan sản phẩm thực phẩm Tính chất lưu biến tiêu quan để đánh giá chất lượng sản phẩm Hiện khoa học phát minh nhiều thiết bị : thiết bị đo cấu trúc TPA, TC nhằm mục đích tìm thơng số lưu biến thực phẩm nhằm hỗ trợ trình chế biến, sản xuất thực phẩm, đồng thời kiểm tra chất lượng thành phẩm cuối Các phép đo lưu biến sử dụng nghiên cứu đánh giá cảm quan tìm hiểu ảnh hưởng độ nhớt đến cảm quan nhận mùi vị, kết cấu…Chúng sử dụng nghiên cứu phát triển sản phẩm trình tạo gel, độ bền sản phẩm Càng ngày người ta ứng dụng tính chất lưu biến vào thực tế nhiều để cải tiến máy móc, nâng cao suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm Chính việc tìm hiểu ứng dụng tính chất lưu biến thực phẩm cần thiết cho học, tìm hiểu, liên quan đến chế biến, sản xuất thực phẩm Nhóm : Page KHÁI NIỆM VỀ LƯU BIẾN I Thuật ngữ “lưu biến học” đặt Eugene C Bingham vào năm 1929 Từ “Lưu biến học” xuất phát từ chữ Hy Lạp “ρεω” có nghĩa “chảy” sử dụng với nghĩa rộng Lưu biến học ngành khoa học nghiên cứu biến dạng vật liệu tác động ngoại lực lên vật chất Thường chất lỏng chất rắn mềm chất rắn điều kiện chúng bị chảy biến dạng đàn hồi (biến dạng bị bỏ tải trọng gọi biến dạng đàn hồi) Trong thực phẩm vật liệu thường chất khơng hồn tồn lỏng rắn, có tính nhớt đàn hồi Sự biến dạng là: Sự dịch chuyển tương đối phần tử vật thể mà không phá vỡ tính liên tục vật thể + Chất rắn: Sự biến dạng + Chất lỏng: Dòng chảy ( gồm chảy dẻo chảy nhớt) Đối tượng lưu biến học nghiên cứu loại biến dạng khác nhau, phụ thuộc vào ứng suất kèm theo Nó nghiên cứu chủ yếu biến dạng tính chất dòng chảy vật liệu.(Ứng suất lực tác dụng theo phương đơn vị diên tích) Các tính chất thường thấy: Vững (Firmness), Cứng (hardness), khơ cứng (Crispiness)… Hiểu rõ biểu lưu chất giúp cho xác định kích thước bơm, đường ống dẫn lượng yêu cầu Các model lưu biến thu nhận từ phương pháp thực nghiệm giúp ích cho thiết kế chế tạo thiết bị chế biến thực phẩm momen xoắn, cân lượng cân vật chất Cần phải hiểu rõ vai trò lưu biến lưu chất kiểm soát trình Các dạng lưu biến biểu diễn sau: Nhóm : Page Lưu biến Chảy Biến dạng Đàn hồi Không đàn hồi Dẻo Nhớt Hookean Nhớt đàn hồi Bingham Phi Newton Phi hookean Dẻo nhớt Phi Bingham Newton Hình 1.1 Sơ đồ dạng lưu biến II ỨNG DỤNG TÍNH CHẤT LƯU BIẾN TRONG THỰC PHẨM Xây dựng quy trình cơng nghệ phát triển sản phẩm Dựa vào tính chất lưu biến lưu chất hay nguyên vật liệu, phụ gia cho quy trình sản xuất người ta xác định nhiệt độ, công đoạn sử dụng sử dụng nào, sử dụng loại để thu kết tốt cho trình sản xuất, đồng thời tạo sản phẩm theo yêu cầu 1.1 Lưu biến Shorterning Tính chất Shortening: Nhiệt độ nóng chảy cao: 40 – 420 Có độ bền nhiệt, nhiệt độ trùng hợp sản phẩm cao Có độ rắn cần thiết độ dẻo thích hợp Có tính ổn định tốt Giữ số lượng glucid cấu tạo acid béo cần thiết theo quy định Ít bị trở mùi, có khả nhũ hóa, thêm vào – 6% mono diglycerid Ít bị oxy hóa 1.1.1 • • • • • • • Nhóm : Page Chính shorterning có tính lưu biến đặc biệt lưu biến trạng thái từ thể rắn sang thể lỏng chịu tác dụng nhiệt độ người ta sử dụng shorterning để sử dụng thay cho dầu ăn, bơ… Sử dụng chiên mì ăn liền: Shortening dạng rắn, mềm, sử dụng làm dầu chiên cơng nghệ sản xuất mì ăn liền Shortening gia nhiệt biến thành dạng lỏng để làm dung môi truyền nhiệt chiên 1.1.2 Quá trình chiên tiến hành liên tục, băng tải khn mì vừa vào chảo chiên liền băng tải nắp khuôn tương tự đậy lại để cố định vắt mì trình chiên Vắt mì qua dầu chiên có nhiệt độ 150 – 1700C thời gian 125 – 130 giây Sau chiên, vắt mì làm nguội, shortening chuyển sang dạng rắn bao bọc sợi mì, giúp cho đóng gói sản phẩm thuận lợi Hình 2.1 Mì sau làm nguội Mục đích: + Tạo thành lớp rắn mỏng bao phủ bên ngồi sợi mì, giúp cho sợi mì có độ bóng + Giảm thời gian chờ khơ bề mặt vắt mì để đóng gói Sử dụng kem nhân bánh, phủ socola cho bánh Shorterning sau gia nhiệt để thành dạng lỏng, phối trộn với thành phần khác : sữa, đường, bột cacao, muối…tạo thành dòng chảy mang theo chất phối trộn để chảy ống nhỏ bơm vào bánh, phủ lên bánh tạo thành màng mỏng sau làm nguội tạo thành lớp định hinhfphur lên bánh nhân bánh mà không bị chảy nhiệt độ bình thường 1.1.3 Nhóm : Page Hình 2.2 Nhân kem bánh ống bánh xốp Hình 2.3 Lớp phủ socola bánh 1.2 Lưu biến Carrageenan Tính chất carrageenan Do đặc tính hình thành gel rắn gel lỏng tùy tỷ lệ phối trộn sau hòa tan nước, gia nhiệt để nguội Vì vậy, người ta sử dụng carrageenan nhiều sản phẩm sữa mát kem, mai, sữa tách kem, yogurt tráng miệng đồ như: custards, kem, sữa, chocolate pie… 1.2.1 Đặc tính vật lý polysaccharide như: độ hòa tan, làm đặc, ổn định gel hóa phụ thuộc vào kích thước cấu trúc phân tử polysaccharide, hình thái chúng, diện nhóm sulfate, nhóm methyl ether nhóm pyruvate nhóm acetyl esters, độ linh hoạt khả tự liên kết chúng Nhóm : Page Sử dụng sản xuất thịt hộp Tại phương pháp thực nghiệm sản xuất thịt hộp người ta thu kết sau: 1.2.2 Khả hydrate ổn định nhiệt gel thịt lợn tăng lên nhờ bổ sung thêm carrageenan + Khả giữ nước gel thịt tăng lên bổ sung 2% carrageenan + Đặc tính cứng thơng số texture khác thịt viên béo nhũ hóa tăng lên đƣợc bổ sung 2% carrageenan + Khi bổ sung carrageenan nồng độ 0,25, 0,4 0,5 (%) vào thịt lợn xơng khói đóng lon, tiêu tốn nhiệt trình chế biến giảm độ cứng sản phẩm tăng Đánh giá chất lượng sản phẩm 2.1 Dựa vào tính đàn hồi để đánh giá chất lượng sản phẩm tươi sống Cá từ đánh bắt đến chết, thể bắt đầu có hàng loạt thay đổi vật lý hóa học Sự biến đổi sau chết mô tả theo sơ đồ: Các biến đổi cảm quan: biến đổi nhận biết nhờ giác quan biểu bên ngồi, mùi, kết cấu vị q trình bảo quản, biến đổi cảm quan cá liên quan đến biểu bên kết cấu Biến đổi nghiêm trọng bắt đầu mạnh mẽ trình tê cứng Ngay sau chết, thịt duỗi hoàn toàn kết cấu mềm mại, đàn hồi thường kéo dài vài giờ, sau co lại trạng thái tê cứng Trạng thái thường kéo dài ngày kéo dài hơn, sau tượng tê cứng kết thúc kết thúc tượng tê cứng, duỗi trở nên mềm mại khơng đàn hồi tình trạng trước tê cứng + Đánh giá chất lượng thịt Nhóm : Page Sau giết mổ tính chất thịt thay đổi, huỷ hệ sinh học sống Nguyên nhân phân hủy trao đổi chất mơ chết ngừng lại, q trình hóa sinh thuận nghịch enzyme chuyển thành q trình khơng thuận nghịch Các trình tổng hợp bị đình hoạt động phá hủy enzyme lên hàng đầu, tự phân hủy (còn gọi tự phân) Nó tập hợp giai đoạn nối tiếp nhau: Đình trao đổi chất; Phân hủy mối liên kết cấu tạo thành mơ; Phân hủy chất thành chất đơn giản Trên thực tế, người ta chia trình thành nhóm bản: + Sự chuyển hóa hệ protein dẫn tới biến đổi độ (độ mềm mại) mô + Sự biến đổi hệ chất trích ly tạo cho thịt có mùi vị định Q trình biến đổi tự phân thịt sau giết mổ có giai đoạn: tê cứng, chín tới (chín hóa học), tự phân sâu sắc (quá trình thối rửa) + Khi giai đoạn tê cứng chin tới thịt sau mổ tính đàn hồi thịt cao, đến q trình tự phân sâu sắc tính đàn hồi thịt hẳn thịt hư khơng thể sử dụng cho sản xuất thực phẩm 2.2 Dựa vào độ cứng, độ giòn, độ căng, độ dính kết, độ đàn hồi, độ dai để đánh giá chất lượng loại bánh + Đánh giá chất lượng bánh cooki bánh snack Người ta thường đánh giá tiêu bánh cooki bánh snack qua độ cưng, độ giòn, độ căng, độ đàn hồi để kết luân chất lượng bánh cooki Để đánh giá tiêu thường người ta thông qua cách: + Đánh giá cảm quan : Sử dụng chuyên gia người tiêu dùng để đánh giá cho điểm dựa vào yêu thích người Sau người ta xử lý số liệu thu kết luận chất lượng bánh + Đo thông số lý máy TPA ( Texture Analysis Profile): Máy TPA thiết kế mơ việc nhai người từ hiển độ cứng, độ gìn, độ căng, độ đàn hồi mẫu thơng số kỹ thuật Chính kết ổn định với kết thu từ phương pháp cảm quan mang lại, song kết máy không biểu thị hiếu người tiêu dùng phương pháp cảm quan phù hợp cho đánh giá sản phẩm mới, phương pháp lý máy TPA phù hợp với việc kiểm tra line sản xuất Nhóm : Page Thiết kế máy móc thiết bị phù hợp với sản xuất 3.1 Tìm độ nhớt lưu chất để sử dụng bơm phù hợp Độ nhớt đại lượng vật lý đặc trung cho trở lực ma sát nội sinh phân tử chúng có chuyển động trượt lên Độ nhớt đo nhớt kế Để xác định công suất máy bơm cần sảu dụng phải tìm số Reynold dòng chảy: Re = Trong đó: khối lượng riêng lưu chất (đơn vị kg/m3) • • u vận tốc đặc trưng dòng chảy (m/s) • l • độ nhớt lưu chất ( Pa.s) quy mơ tuyến tính (độ dài) đặc trưng dòng chảy (m) Steffe cộng ( 1984) xác định trị số hệ số ma sát cho van nút mở hoàn toàn, đầu nối chạc ba với dòng chảy từ ống đến nhánh khuỷu ngắn 90 tương quan với Re sử dụng dịch táo ép làm mẫu thử Các tác giả nhận thấy, chất lỏng Newton k f tăng giá trị Re giảm Phương trình hồi quy cho ba loại ống nối sau: Van nút đường : kf = 30,3.G Ống T: Khuỷu : kf = 29,4.G kf = 191,0G Trong nhiều trường hợp thực tế, trị số áp dụng cho chất lỏng Newton sử dụng tính tốn Phương trình cần sở cho việc tính tốn lựa chọn bơm tính lượng điện tiêu thụ cho trình Nhóm : Page 10 3.2 Tính lượng tiêu thụ cho trình khuấy trộn Henry Rushton cộng sử dụng chuẩn số lượng Po để nghiên cứu trình khuấy trộn chất lỏng Đối với chất lỏng Newton chuẩn số lượng tính theo phương trình: P0= Trong P cơng suất ( P =2x T) (Js -1) , Da đường kính cánh khuấy (m, T momen máy (Nm), Na vận tốc khuấy trộn(s 1) Ro tỷ trọng chất lỏng (kg/m3)) Máy khuấy trộn có nhiều kiểu thiết kế khác nhau, số kiểu có thiết kế riêng để sử dụng lĩnh vực cơng nghiệp thực phẩm Hình 2.4 Kiểu thiết bị khuấy trộn sử dụng phổ biến có cánh khuấy mỏ neo Ở điều kiện khuấy trộn chảy tầng chất lỏng Newton, P có quan hệ tuyến tính với chuẩn số Reynolds quay máy khuấy trộn, Rea: P0= Độ lớn số A phụ thuộc kiểu thiết bị Điều kiện chảy tầng khuấy trộn xảy Rea nhỏ khoảng 10 Nhóm : Page 11 Đối với thực phẩm phi Newton, độ nhớt số mà phụ thuộc vào lực trượt q trình khuấy trộn Do đó, loại sản phẩm vày loại chất lỏng phi Newton khác, cần có đinh nghĩa chuẩn số Reynolds khuấy trộn thay thay cho Rea để tính P0 từ số liệu trình bày hình 5.8 Đối với chất lỏng có mơ hình hàm lũy thừa, số tác giả đề xuất sử dụng chuẩn số Reynolds tổng quát cho trình khuấy trộn sau: = 8( Tuy nhiên, Remo khơng cơng nhận rộng rãi có chênh lệch giá trị P tính số liệu thực nghiệm.Phương pháp tính chấp nhận phổ biến giải thiết vận tốc trượt trung bình trình khuấy trộn tỷ lệ thuận với vận tốc quay thiết bị Na, nghĩa là: Thay biểu thức tính độ nhớt biểu kiến vào cơng thức tính chuẩn số Reynold quay cho chất lỏng Newton , chuẩn số Reynold khuấy trộn cho mơ hình hàm lũy thừa tính : = Do có tương đồng cao kiểu thiết kế thiết bị khuấy trộn bồn khuấy nhà máy chế biến thực phẩm, nên xây dựng quan hệ Repl P0 cho hệ thống khuấy trộn sử dụng cho loại thực phẩm riêng Một tính chuẩn số Reynolds khuấy trộn chất lỏng hàm lũy thữa(Re pl), giả sử Rea, giá trị số cơng suất P0 tương ứng xác định từ đường cong loại thiết bị khuấy trộn sử dụng hình 5.8 đồ thị tương tự Từ giá trị P0 biết, tính đường kính thiết bị khuấy trộn(D a), vận tốc góc máy khuấy Na tỷ tr Giá trị ks xác định số phương pháp Một Nhóm : Page 12 phương pháp xác định số ks xây dựng đồ thị log (P/K…)theo (1-n) Độ dốc đường thẳng –log ks Đối với loại máy khuấy định, cần thực phép kiểm tra để xác định số liệu sau: công suất P( P=2pNaT) ( J/s); đường kính phận khuấy Da(m); momen phận khuấy T(N.m); vận tốc khuấy(s -1) xác định số lưu biến mơ hình hàm lũy thừa chất lỏng phân tích Giá trị tiêu biểu số tỷ lệ k s cho cánh khuấy sử dụng cơng nghiệp hóa chất dao động khoảng từ 10 đến 13 Ngoài ứng dụng trên, việc xác định kích thước ống dẫn hệ thống trùng, tiệt trùng thực phẩm, việc tính tốn q trình truyền nhiệt khác đòi hỏi xem xét kỹ mơ hình lưu biến chất lỏng, phân bố vận tốc ống dẫn… chất lỏng, công suất yêu cầu cho q tình khuấy trộn P III KẾT LUẬN Tính chất lưu biến lưu chất đa dạng phong phú, tự nhiên sản xuất chưa phát hết tính chất lưu biến chất vậy, tím vài tính chất lưu biến chất có hữu ích việc sử dụng tiêu hủy chất Việc ứng dụng tính chất lưu biến lưu chất đặc biệt ngành thực phẩm vơ quan trọng Mỗi tính chất lưu biến nguyên vật liệu mang đến thay đổi thành phẩm mà sử dụng, điều việc nghiên cứu sản phẩm từ việc ứng dụng tính lưu biến nguyên liệu hay thiết kế máy móc thiết bị để hạn chế số tính chất lưu biến lưu chất ảnh hưởng đến tuổi thọ máy móc hay cơng suất mà mang lại Việc ứng dụng ngày mạnh mẽ thiết thục giúp cải tạo sống người, nâng cao suất lao động, tăng chất lượng sản phẩm Nhóm : Page 13 Nhóm : Page 14 ... đề tài Ứng dụng tính chất Lưu biến thực phẩm nhóm chúng tơi biết đến nhiều ứng dụng quan trọng lưu biến học hầu khắp lĩnh vực, ứng dụng sản xuất chế biến thực phẩm Trong lĩnh vực thực phẩm: Tính... biến thực phẩm cần thiết cho học, tìm hiểu, liên quan đến chế biến, sản xuất thực phẩm Nhóm : Page KHÁI NIỆM VỀ LƯU BIẾN I Thuật ngữ lưu biến học” đặt Eugene C Bingham vào năm 192 9 Từ Lưu biến. ..MỤC LỤC Nhóm : Page LỜI MỞ ĐẦU Lưu biến học nói chung lưu biến học thực phẩm nói riêng ngành khoa học có tính ứng dụng cao, nhiên thơng tin lưu biến học chưa thực phổ biến Qua trình tìm