ỨNG DỤNG MÁY ĐO CẤU TRÚC ĐỂ KIỂM TRA MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA THỰC PHẨM GIÒN

Các mẫu KTLCG được đo trên máy TA với 3 loại đầu đo, các mẫu được đánh giá cảm quan được 14 cảm quan viên cho điểm nhận xét theo mẫu phụ lục 6 trang 55 Với HSCCK đề tài chủ yếu tìm mối l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG MÁY ĐO CẤU TRÚC ĐỂ KIỂM TRA MỘT

ỨNG DỤNG MÁY ĐO CẤU TRÚC ĐỂ KIỂM TRA MỘT SỐ

TÍNH CHẤT CỦA THỰC PHẨM GIÒN

Tác giả

LÊ MINH QUỐC

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành

Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:

Tiến sĩ TRƯƠNG VĨNH

CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm ơn:

− Ba mẹ, những người đã sinh ra và nuôi dạy tôi đến ngày hôm nay

− Thầy Trưởng Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học Trường Đại Học Nông Lâm

Tp.HCM, giảng viên hướng dẫn khóa luận này, Tiến sĩ Trương Vĩnh

− Các giáo viên Bộ môn Công nghệ Hóa học, đặc biệt là quý thầy cô quản lý

phòng thí nghiệm I4 của Bộ Môn Công nghệ Hóa học trong thời gian tôi thực

hiện đề tài

− Ban giám hiệu và toàn thể giáo viên Trường đại học Nông Lâm TP.HCM

− Các bạn sinh viên lớp DH05HH

đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và tạo mọi

điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi theo học tại trường cũng như trong toàn bộ

thời gian tôi thực hiện khóa luận này

Sinh viên thực hiện

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng máy đo cấu trúc để kiểm tra một số tính chất của thực phẩm giòn” được tiến hành chủ yếu tại phòng Thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Hóa học (phòng I4 khu Hoàng Anh) và Trung tâm Rau quả của khoa Công Nghệ Thực phẩm (thuộc khu Phượng Vỹ) trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ 30 tháng 03 năm 2009 đến 20 tháng 08 năm 2009 Đề tài nghiên cứu 2 loại thực phẩm là khoai tây lát chiên giòn (KTLCG) và hạt sen chiên chân không (HSCCK) Thực phẩm được xử lý và chiên chân không tại Trung tâm Rau quả sau đó được đem về phòng thí nghiệm I4 để đo Các thí nghiệm đo độ giòn được tiến hành trên máy đo cấu trúc (Texture Analysis TX Plus 32)

Với KTLCG đề tài chủ yếu tìm mối liên quan giữa giá trị cấu trúc (máy TA đo) với độ giòn cảm quan (do cảm quan viên cho điểm) Như vậy các mẫu KTLCG sẽ được làm 2 thí nghiệm đồng thời để ghi nhận số liệu và tìm hiểu mối tương quan Các mẫu KTLCG được đo trên máy TA với 3 loại đầu đo, các mẫu được đánh giá cảm quan được 14 cảm quan viên cho điểm nhận xét theo mẫu (phụ lục 6 trang 55)

Với HSCCK đề tài chủ yếu tìm mối liên quan giữa giá trị cấu trúc (máy TA đo) với ẩm độ của HSCCK (đo theo phương pháp sấy) Với các mẫu được đo trên máy TA thì được khảo sát với 2 loại đầu đo, các mẫu được xác định ẩm độ sẽ được để trong tủ sấy và đem cân theo đúng quy trình đo ẩm độ vật liệu

Sau hơn 4 tháng thí nghiệm đề tài đã đề xuất được phương pháp đo độ giòn của khoai tây lát chiên giòn cũng như đo độ ẩm của hạt sen chiên chân không Đề tài đã xác định được giá trị của KTLCG mà tại đó độ giòn được ưa thích nhất Đề tài đã tìm

ra phương trình tối ưu để cảm quan KTLCG bằng máy TA đồng thời cũng tìm ra phương trình biểu diễn mối tương quan giữa ẩm độ với giá trị lực cực đại (đo bằng máy TA) của HSCCK Các phương trình này có thể ứng dụng trong thực tiễn để đo hai loại thực phẩm này

SUMMARY

The thesis entitle “Application of Texture Analysis Equipment to investigate mesure the texture properties of Brittle Foods” was carried out at Chemical Lab of Chemical Engineering (Room I4, Hoang Anh Area) and Center for research on fruits and vegetable (Phuong Vy Area) Nong Lam University, Ho Chi Minh City from March, 30th, 2009 to August, 20th, 2009

Experiment 1:

Test on Potato Chips to find the relationship of the sensory quality scored by panellists and the parameters of Texture Analysis Equipment Potato chips (after vacuum frying) were divided in two groups

Group A was measured by TX Plus 32 with three probe (spherical, needle and round plate)

Group B was scored by panellists

Results: The Area parameters of the spherical probe have got a good relationship

to the quality of panellists This relationship is linear: “y = -0,18 x + 9,46” (R2=0.99) This equation can be applied in industry to test the satisfation of consumers on potato chip samples

Experiment 2:

Test on vacuum frying of lotus seeds (semen nelumbinus) to find the relationship

of the moisture of vacuum frying lotus seeds anh the parameters of Texture Analysis Equipment

Lotus seeds (after vacuum frying) were divided in two groups

Group A was measured by TX Plus 32 with two probe (needle and plate)

Group B was dried to measure the moisture of samples

Results: The Maximum Force parameters of needle probe have got a good relationship to the moisture of vacuum frying of lotus seeds This relationship is linear: “y = -0,0181.x + 2,6674” (R2=0.99) This equation can be applied in industry

to test the moisture of vacuum frying of lotus seeds

MỤC LỤC

Trang

Tựa đề tài i

Cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Summary iv

Mục lục v

Danh mục các từ viết tắt vii

Danh sách hình viii

Danh sách bảng x

Chương 1: Mở đầu 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 1

1.3 Yêu cầu của đề tài 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Nội dung và giới hạn đề tài 2

Chương 2: Tổng quan 4

2.1 Các tính chất của thực phẩm 4

2.2 Định nghĩa cấu trúc 4

2.3 Một số phương pháp đo cấu trúc 4

2.4 Phương pháp phân tích lực bằng máy TA 9

2.4.1 Phương pháp đo khoảng cách 11

2.4.2 Phương pháp đo theo thời gian 11

2.4.3 Phương pháp đo năng lượng 12

2.4.4 Phương pháp lập tỉ lệ 12

2.5 Giới thiệu máy đo cấu trúc TA.XT plus 32 12

2.6 Giới thiệu về thực phẩm giòn 13

2.6.1 Khoai tây lát chiên giòn trong điều kiện chân không 14

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 19

3.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm 19

3.2 Nguyên vật liệu và thiết bị thí nghiệm 19

3.2.1 Nguyên vật liệu 19

3.2.2 Thiết bị thí nghiệm 19

3.3 Phương pháp thí nghiệm 21

3.3.1 Thí nghiệm 1 21

3.3.2 Thí nghiệm 2 26

3.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đo cấu trúc 23

Chương 4: Kết quả và thảo luận 30

4.1 Thí nghiệm 1 30

4.2 Thí nghiệm 2 38

Chương 5: Kết luận và đề nghị 45

5.1 Kết luận 45

5.2 Đề nghị và giới hạn đề tài 45

Tài liệu tham khảo 47

Phụ lục 49

Phụ lục 1 49

Phụ lục 2 50

Phụ lục 3 51

Phụ lục 4 52

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TA: Máy đo cấu trúc (Texture Analysis)

KTLCG: Khoai tây lát chiên giòn

HSCCK: Hạt sen chiên chân không

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Mối tương quan giữa các phương pháp đo cấu trúc 8

Hình 2.2 Các dạng đồ thị của phương pháp đo chọc thủng 9

Hình 2.3 Minh họa cho phương pháp đo nén-đẩy 10

Hình 2.4 Dạng đồ thị của phương pháp ép - đẩy 10

Hình 2.5 Phương pháp đo 3 điểm và phương pháp đo chìa đỡ 11

Hình 2.6 Thiết bị máy đo cấu trúc TA.XT plus của Stable Micro Systems 12 Hình 2.7 Củ khoai tây 15

Hình 2.8 Một sản phẩm KTLCG trên thị trường 16

Hình 2.9 Hạt sen trong đài sen 17

HÌnh 2.10 Hạt sen còn nguyên vỏ 17

Hình 2.11 Hạt sen đã bóc vỏ 17

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn lực-khoảng cách của lực nén phân tích sản phẩm protein đậu nành 21

Hình 3.2 Khoai tây lát chiên giòn 22

Hình 3.3 Đầu đo cầu 23

Hình 3.4 Đầu đo kim 24

Hình 3.5 Đầu đo tấm nén ép tròn 25

Hình 3.6 Sáu mẫu hạt sen chiên chân không 26

Hình 3.7 Đầu đo tấm cắt vuông 27

Hình 3.8 Đồ thị Lực-Thời gian tiêu biểu cho thực phẩm giòn 28

Hình 4.1 Đồ thị đo KTLCG với đầu đo cầu 31

Hình 4.2 Đồ thị tương quan giữa điểm cảm quan với giá trị nhai [đầu đo cầu] 32

Hình 4.3 Tương quan độ giòn (cảm quan) với các giá trị khác ghi nhận bằng máy TA [đầu đo cầu] 32

Hình 4.4 Đồ thị đo KTLCG với đầu đo kim 33 Hình 4.5 Tương quan độ giòn (cảm quan) với các giá trị khác ghi nhận bằng

Hình 4.6 Đồ thị đo KTLCG với đầu đo đĩa tròn nén 35 Hình 4.7 Tương quan độ giòn (cảm quan) với các giá trị nhai ghi nhận bằng máy [đầu đo đĩa nén] 36

Hình 4.8 Đồ thị đo HSCCK với đầu đo kim 39

Hình 4.9 Tương quan độ giòn (Fmax) do máy TA ghi nhận với các giá trị

độ ẩm của hạt sen chiên chân không [đầu đo kim] 40 Hình 4.10 Tương quan chỉ số nhai (Area) do máy TA ghi nhận với các giá trị độ ẩm của hạt sen chiên chân không [đầu đo kim] 41 Hình 4.11 Đồ thị đo HSCCK với đầu đo tấm cắt vuông 41 Hình 4.12 Tương quan các chỉ số do máy TA ghi nhận với các giá trị độ

ẩm của hạt sen chiên chân không [tấm cắt vuông, kiểu phá vỡ] 42

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang Bảng 4.1 Kết quả điểm ưa thích của cảm quan viên cho các mẫu khoai tây

được chiên ở các chế độ khác nhau 30

Bảng 3.2 Số liệu trên máy TA đầu đo cầu 31

Bảng 4.3 Số liệu trên máy TA đầu đo kim 33

Bảng 4.4 Số liệu trên máy TA với đầu đo đĩa nén 35

Bảng 4.5 Số liệu độ ẩm hạt sen chiên chân không 38

Bảng 4.6 Số liệu trên máy TA đầu đo kim, kiểu chọc thủng 40

Bảng 4.7 Số liệu trên máy TA đầu đo tấm dao cắt 42

Bảng C1: Bảng số liệu thô giá trị cấu trúc máy TA đo với đầu đo cầu trên KTLCG 49

Bảng C2: Bảng số liệu thô kết quả HSCCK (máy TA đo với đầu đo kim)52

Sản xuất thực phẩm cũng không nằm ngoài những vấn đề trên Điều đặc biệt cần lưu ý ở đây là tính ổn định của sản phẩm thực phẩm cần phải được kiểm tra khách quan, nói cách khác cần thay thế các phương pháp cảm quan sản phẩm thực phẩm bằng con người bằng các thiết bị máy móc để tránh sự chủ quan trong quá trình kiểm tra Đã có nhiều thiết bị máy móc thay thế cảm quan của người, ví dụ như người ta có thể kiểm tra độ ngọt của các thực phẩm có đường bằng Brix kế, hay kiểm tra màu sản phẩm bằng máy đo màu Việc đo đạc bằng máy sẽ giúp ta phân loại, nhận định tình trạng sản phẩm một cách chính xác hơn thông qua các số liệu cụ thể

Hiện nay ở nước ta, các thực phẩm chiên, sấy rất phát triển, do đó việc kiểm tra độ giòn của các thực phẩm này sao cho khách quan cũng là một vấn đề khá quan trọng Chúng ta vẫn thường kiểm tra độ giòn bằng miệng, bằng tay,…tuy nhiên với xu hướng phát triển chung chúng ta sẽ cần một thiết bị đo độ giòn thay thế con người Trên thế giới hiện nay, có nhiều cách để kiểm tra độ giòn, tuy nhiên trong khóa luận này tôi nghiên cứu phương pháp đo độ giòn bằng máy đo cấu trúc

Được sự phân công của Bộ môn Công nghệ hóa học, dưới sự hướng dẫn của Tiến

1.Xác định giá trị độ giòn của các thực phẩm giòn đạt yêu cầu cảm quan

2.Thiết lập được mối tương quan giữa giá trị cấu trúc thực phẩm (máy TA đo) với độ giòn sản phẩm (cảm quan viên đánh giá)

3.Thiết lập được mối tương quan giữa giá trị cấu trúc thực phẩm (máy TA đo) với độ

ẩm sản phẩm (đo bằng phương pháp sấy)

1.3 Yêu cầu của đề tài

-Đề xuất được phương trình biểu diễn mối tương quan giữa độ giòn (do máy xác định) với độ giòn (do các cảm quan viên đánh giá)

- Đề xuất được phương trình biểu diễn mối tương quan giữa giá trị lực (do máy xác định) với độ ẩm sản phẩm (đo bằng phương pháp sấy)

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để tiến hành nghiên cứu đề tài này em có dùng các phương pháp nghiên cứu sau:

9 Phương pháp tham khảo tài liệu

9 Phương pháp điều tra bằng phiếu thăm dò ý kiến

9 Phương pháp quan sát

9 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

1.5 Nội dung và giới hạn đề tài:

1.5.1 Nội dung

-Khảo sát cấu trúc của các loại thực phẩm giòn

-Xác định cấu trúc ứng với độ giòn đạt yêu cầu của các sản phẩm giòn khác nhau -Xây dựng được phương pháp (project và macro) để xác định độ giòn đạt yêu cầu của KTLCG và phương pháp để xác định độ ẩm của HSCCK

1.5.2 Giới hạn đề tài

Đề tài chỉ khảo sát một số đầu đo được khuyến cáo bởi các nghiên cứu có từ trước đối với sản phẩm giòn Đề tài cũng không khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đo mẫu đến kết quả đo (project đo mẫu là mặc định)

Đề tài chỉ mới nghiên cứu trên hai loại sản phẩm chính là khoai tây lát chiên giòn

và hạt sen chiên chân không Đối với khoai tây lát chiên giòn đề tài chỉ nghiên cứu mối tương quan giữa độ giòn (cảm quan) và giá trị cấu trúc (máy TA đo), còn với hạt sen chiên chân không đề tài chỉ nghiên cứu mối tương quan giữa ẩm độ (đo bằng

của đề tài chỉ có thể ứng dụng cho 2 loại sản phẩm này để xác định những giá trị mà đề tài khảo sát mà thôi Và để ứng dụng có hiệu quả đề nghị người sử dụng điều chỉnh các thông số máy TA theo thí nghiệm

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Các tính chất của thực phẩm

Thực phẩm nhìn chung có bốn yếu tố chất lượng cơ bản:

-Vẻ bên ngoài (appearance): màu sắc , hình dạng, cỡ, độ bóng láng, có thể cảm quan bằng thị giác

-Hương vị (flavor): vị (cảm nhận bằng lưỡi), mùi (cảm nhận bằng lưỡi) Đó là sự đáp ứng kích thích hóa học của miệng và mũi trước các chất khác nhau

-Cấu trúc (texture): đây là đáp ứng xúc giác cho những kích thích vật lý Cơ bản người

ta có thể cảm nhận nó qua xúc giác, tuy nhiên nó cũng có thể được cảm nhận theo những cách khác ví dụ đó có thể là tiếng rốp giòn tan, hay cảm giác khoan khoái khi dùng các sản phẩm lỏng

-Dinh dưỡng (nutrition): lượng đạm (carbonhydrates, chất béo, protein) và các khoáng đạm (khoáng, các vitamin, xơ)

Dưới góc độ kỹ thuật cơ lý người ta có thể dựng nên các dạng đồ họa thuật toán, để

đo đạc vật liệu Tuy nhiên, trong thực tế, vật liệu không có cấu trúc đồng nhất Ví dụ như bề mặt của một thanh gỗ không đồng nhất tại mọi điểm mà độ cứng của nó thay đổi trên suốt bề mặt của nó Các dạng mẫu tương tự như thế được gọi là cấu trúc khả kiến (visual texture) Có thể đo các mẫu này dựa trên các đặc tính vật lý bề mặt của chúng như độ nhám (roughness), định hướng của thớ gỗ Người ta có thể dùng xúc giác để cảm quan sự khác biệt cấu trúc này hoặc cũng có thể dựa trên sự phản xạ bề mặt của vật liệu, ví dụ như màu sắc trên bề mặt vật liệu.[8-47]

2.2 Định nghĩa cấu trúc

Như đã nói ở trên, trong các yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm thì cấu trúc là yếu tố được để ý nguyên cứu sau cùng Thực vậy, trong nhiều năm người ta xem cấu trúc là một đánh giá tổng quan của chất lượng thực phẩm Theo báo cáo của Muller (1969) về việc ứng dụng phương pháp phân tích cấu trúc trong công nghiệp chế biến thực phẩm thì:

9 55% sản phẩm có dùng phương pháp phân tích cấu trúc nhưng 7% trong số đó là không hữu dụng

9 45% còn lại không dùng, hoặc đã dùng nhưng từ bỏ, hoặc đang muốn dùng nếu có thể xác định chắc chắn phương pháp này có kết quả tối ưu trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm [8-47]

Tuy nhiên nếu có một kiến thức đầy đủ về phương pháp phân tích cấu trúc thì việc ứng dụng các thiết bị để đo cấu trúc sẽ trở nên phổ biến hơn vì lợi ích nó mang lại giúp các nhà sản xuất có thể cảm quan thực phẩm một cách khách quan hơn Trong ba thập niên trở lại đây đã có nhiều nghiên cứu về cấu trúc và tầm quan trọng của việc phân tích cấu trúc Các phương pháp phân tích đã được ghi nhận, và các cách xây dựng công thức ngày càng phát triển để việc đánh giá chất lượng sản phẩm bằng phương pháp đo đạc cấu trúc trở nên chính xác hơn

Đây là một phạm trù rất khó định nghĩa Có rất nhiều người đưa ra các định nghĩa rất khác nhau về cấu trúc

-Hướng thứ nhất (hướng theo sản phẩm) nhận định rằng cấu trúc (hay còn gọi là cơ cấu) của vật liệu được phân hia theo cấp độ phần tử cấu thành nên vật liệu và phụ thuộc vào loại vật liệu Ví dụ trong việc đánh giá chất lượng kem (ice cream) cấu trúc

ở đây chỉ xét đến độ trơn mịn của kem, hay trong việc đánh giá chất lượng bánh mì thì cấu trúc ở đây chính là độ vỡ vụn của bánh mì hay độ tơi xốp của bánh mì mà thôi -Hướng thứ hai nhận định cấu trúc là tất cả các cảm quan thể hiện bản chất cấu trúc bên trong của vật liệu, các cấu trúc chống chịu với ứng lực tác động lên nó Nó là toàn

bộ tính chất cơ lý của vật liệu Nó là sự kết hợp giữa các tính chất vật lý với các tính cảm quan thể hiện cấu trúc nội tại của vật liệu

Chúng ta có thể rút ra các khái niệm cơ bản về cấu trúc như sau:

-Nó là tập hợp một số lý tính của cấu trúc thực phẩm

-Nó có liên quan mật thiết đế các tính chất cơ học và lưu biến của vật liệu Nó cũng liên quan đến một số lý tính của vật liệu như quang, điện, từ, nhiệt

-Nó là một tổ hợp nhiều thuộc tính khác nhau của vật liệu

-Nó được cảm quan chủ yếu bằng xúc giác (thường là bằng miệng hay tay)

-Nó không liên quan đến cảm quan hóa học (nếm và ngưởi)

-Nó được đo lường khách quan bằng các hàm toán học Chủ yếu là khoảng cách và thời gian

Tóm lại tính chất cấu trúc (texture) của thực phẩm là một tổ hợp tính chất vật lý xuất phát từ các yếu tố cấu thành nên vật liệu, được cảm quan chủ yếu bằng xúc giác Được đo lường bằng cách: phá hủy, phân rã, và cho vật liệu chảy (chuyển động) với tác dụng của lực nhằm phân tích và ghi nhận một cách khách quan các tính chất ấy theo một hàm của khối lượng, thời gian và khoảng cách

Có thể dùng phép đo cấu trúc để phân loại vật liệu nhằm kiểm tra hàng hóa, thực phẩm như: ngũ cốc, thịt, cá, gia cầm, rau, trái cây, thực phẩm chế biến từ sữa, các loại thực phẩm béo, bánh kẹo, đồ uống các loại, thực phẩm chế biến sẵn…Matz (1962) phân loại thực phẩm dựa trên các đặc tính cấu trúc của chúng Ông phân thực phẩm thành các loại: lỏng, gel, có thớ (gân), kết tụ, trương phồng, nhờn, bở, cứng giả (tính chất như thủy tinh)

Việc phân loại thực phẩm dựa trên sự khác biệt về tính chất cấu trúc của vật liệu rất hữu ích, tuy nhiên ta có thể phân loại thực phẩm dựa trên phương pháp đo đạt vật liệu ấy Trong thực tế, một loại thực phẩm có thể đo dưới nhiều cách khác nhau Khi thực phẩm được đưa vào miệng cấu trúc của chúng sẽ hoàn toàn bị phá hủy do ta nhai Thực phẩm sẽ được đưa về dạng ổn định để có thể nuốt (ready to be swallowed) Hành động nhai không phụ thuộc loại vật chất được đưa vào miệng, do đó sẽ khoa học hơn nếu ta tập trung vào việc phân loại dựa trên phương pháp đo mẫu hơn là phân loại theo đặc tính tự nhiên của vật liệu.[8-47]

2.3 Một số phương pháp đo cấu trúc

Phân tích cấu trúc là ngành nghiên cứu liên quan đến việc đo lường các đặc điểm

cơ lý của vật liệu Vật liệu được phân tích dựa trên lực tác động lên vật liệu Lực này được kiểm soát và sau khi đã phá hủy vật liệu, hệ thống phân tích sẽ ghi nhận và biểu thị nên đồ thị lực Xét các mối tương quan cảm quan của vật liệu với giá trị thu nhận được của hệ thống phân tích ta sẽ xác định được một số đặc tính cơ lý của vật liệu Một số đặc tính cơ lý của vật liệu:

¾ Độ cứng (hardness)

¾ Độ kết dính(cohesiveness)

¾ Độ dẻo (elasticity)

Các thực phẩm tiêu dùng chiếm lĩnh thị trường một phần cũng nhờ vào sự nhạy bén trong việc nắm bắt sở thích của khách hàng, các đặc tính về cấu trúc liên quan đến thực phẩm được khách hàng ưa chuộng Xác định cấu trúc vật liệu sẽ cho ta các giá trị đáng tin cậy để từ đó nhận định chính xác các đặc tính cơ lý vật liệu giúp việc cảm quan vật liệu trở nên khách quan hơn, thực tiễn hơn Phương pháp đo cấu trúc không chỉ áp dụng riêng trong cảm quan thực phẩm mà còn được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các ngành: mỹ phẩm, dược, đóng gói, công nghệ vật liệu, thậm chí còn được ứng dụng cho các vật liệu dính

-Một số phương pháp đo cấu trúc:

Phương pháp khách quan:

Khách quan trực tiếp

Phương pháp cơ bản (fundamental)

Phương pháp kinh nghiệm (empirical)

Phương pháp mô phỏng (imitative)

Các phương pháp cơ bản dựa theo tác động của răng miệng khi ta đưa thức ăn vào

để từ đó xây dựng phương pháp đo Vật liệu sẽ bị phá hủy bằng lực để thu nhận giá trị theo một hàm toán học từ đó đánh giá chất lượng vật liệu

Các phương pháp kinh nghiệm rất khó định nghĩa, ta có thể hình dung nôm na là

có một hệ thống thước đo tính chất vật liệu là các từ ngữ biểu thị trạng thái vật liệu (giòn, dai, dẻo, dính,…) Nó dựa trên kinh nghiệm mà ta đã có về các dạng sản phẩm tồn tại trên thị trường để phân loại vật liệu Chính sự nghèo nàn về định nghĩa trạng thái vật liệu nên tính nghiêm ngặt và hiệu quả của phương pháp này vẫn còn hạn chế Các phương pháp mô phỏng kiểm tra vật liệu thực phẩm trong điều kiện thực tiễn Đây được xem là một dạng khác của phương pháp kinh nghiệm Các thí nghiệm kiểu Bost Consistometer và Adams Consistometer thuộc loại này Thí nghiệm đo dòng bán lưu chất của vật liệu chảy qua các tấm phẳng và thí nghiệm kéo dãn bơ Mỗi phương pháp đều có các ưu khuyết điểm riêng Ta có thể dựa vào giản đồ sau để hiểu rõ hơn mối tương quan giữa các phương pháp này

Hình 2.1: Mối tương quan giữa các phương pháp đo cấu trúc

Một số phương pháp khách quan để đo cấu trúc thực phẩm

1 Phương pháp dùng lực (force)

2 Phương pháp đo khoảng cách (extrusion)

3 Phương pháp đo thời gian (time)

4 Phương pháp đo năng lượng (energy)

5 Phương pháp lập tỉ lệ (ratio)

6 Phương pháp kết hợp (multiple)

7 Phương pháp đa biến (multiple variable)

8 Phương pháp phân tích hóa học (chemical analysis)

9 Phương pháp khác (miscellaneous) [8-47]

2.4 Phương pháp phân tích bằng lực bằng máy TA:

Lực có thứ nguyên là: khối lượng x chiều dài x thời gian-2 Đơn vị chuẩn là Newton Dựa trên các cách đo mà có thể chia ra thành các loại như:

a Chọc thủng (puncture)

Một đầu đo (probe) sẽ di chuyển đẳng hướng với một lực nhất định tiến thẳng vào vật liệu Sau khi chọc thủng vật liệu hệ thống sẽ tự động vẽ nên một đồ thị lực-khoảng cách hoặc lực-thời gian Người ta ghi nhận 5 dạng đồ thị lực của phương pháp này theo hình sau:

Hình 2.2: Các dạng đồ thị của phương pháp đo chọc thủng

Hình 2.3: Minh họa cho phương pháp đo nén-đẩy

Hình 2.4: Dạng đồ thị của phương pháp ép - đẩy

c Lực cắt ngang (cutting shear):

Lực này không hoàn toàn cắt ngang vật liệu mà tác động lực theo phương ngang lên vật liệu để xét ứng suất cắt vật liệu Giả thiết vật liệu được cấu thành từ nhiều lớp ngang song song xếp chồng lên nhau thì một lớp sẽ có sự liên kết giữa các lớp này Ứng suất cắt thể hiện độ lớn của các liên kết này

d Nén ép (compression)

Vật liệu được nén theo một hướng nhưng phản lực của đế khiến vật liệu chịu tác động của hai lực ngược hướng Vật liệu sẽ bị biến dang Nếu hệ số Poisson của vật liệu µ=0.5 thì vật liệu sẽ không biến dạng Hệ số µ càng bé thì độ giảm thể tích càng lớn

e Kéo căng (tensile)

Phương pháp này ít được phổ biến, vật liệu sẽ được thiết kế dạng tấm Đầu đo sẽ tác động lực vào tấm này làm nó căng ra đến khi phá vỡ cấu trúc vật liệu

f Xoắn (torsion)

Vật liệu sẽ quay quanh trục thường dùng để đo độ nhớt của vật liệu

g Uốn và bẻ (bending and snapping)

Các vật liệu có dạng thanh hay tấm thường được đo theo phương pháp này Có thể

đo 3 điểm, bằng đòn cán cân 3 điểm (triple beam) hay chìa đỡ (cantilever)

Hình 2.5: Phương pháp đo 3 điểm (trái) và phương pháp đo chìa đỡ (phải)

h Phá hủy (deformation)

Phương pháp phá hủy ghi nhận sự thay đổi cấu trúc theo vị trí trên vật liệu được tác động lực Sự ghi nhận lực theo chiều dài (hay bán kính) vật giúp ta có một đồ thị chỉ rõ vị trí trên vật liệu có cường độ chịu lực lớn hay bé, nói cách khác nó sẽ chỉ cho

ta thấy được tại vị trí nào vật liệu cứng, tại vị trí nào vật liệu mềm

2.4.1 Phương pháp đo khoảng cách:

-Đo theo chiều dài (m)

-Đo theo diện tích (m2)

-Đo theo thể tích (m3)

2.4.2 Phương pháp đo theo thời gian:

Là một dạng chuyển đổi của phương pháp đo theo khoảng cách Lực (ứng lực) được ghi nhận theo thời gian tác động và đồ thị biểu diễn của Lực và Thời gian Đối với các vật liệu bị biến dạng sau một khoảng thời gian tác động lực nhất định người ta

2.4.3 Phương pháp đo năng lượng (energy)

Năng lượng (hay công) là hàm của lực và khoảng cách tác động (vật di chuyển) A=F.s.cosα thứ nguyên: (khối lượng) x (chiều dài)2 x (thời gian)-2 Ghi nhận năng lượng tác động để phá hủy vật liệu cho ta biết năng lượng cần để nhai nghiền vật liệu trong miệng để có thể nuốt được Nó là phần diện tích bên dưới đồ thị và có thể dùng tích phân để tính

2.4.4 Phương pháp lập tỉ lệ (ratio)

Thường dùng để xác định mức độ nội liên kết của vật liệu (khả năng kết dính) Tỉ

lệ được thiết lập giữa vùng diện tích bên dưới lần khảo sát sau của đồ thị với diện tích bên dưới phần khảo sát lúc đầu đồ thị Hoseney (1979) dùng phương pháp này để xác định độ trương nở của bột mì đã nhào Bột mì đã nhào và đang lên men được giữ trong điều kiện 90% ẩm, 30oC và được cho giản nở tự nhiên dưới đầu đo Sự giản nở của khối bột theo thời gian sẽ tác động lực lên đầu đo Đầu đo ghi nhận sự thay đổi lực theo thời gian trước và sau khi trương nở Như vậy tỉ lệ giữa hai lần đo sẽ là độ trương

nở của khối bột [8-47]

2.5 Giới thiệu máy đo cấu trúc TA.XT plus 32

Hình 2.6: Thiết bị máy đo cấu trúc TA.XT plus của Stable Micro Systems

Máy phân tích cấu trúc TA.XT plus là sản phẩm của Stable Micro Systems, thiết bị

có thể đo và phân tích các phép đo cơ bản, kinh nghiệm và mô phỏng trong phân tích tính chất cấu trúc và lưu biến của các vật liệu dạng rắn, bán rắn, lỏng nhớt, dạng bột,…

Máy phân tích cấu trúc TA.XT plus là một thiết bị đa chức năng, có khả năng kết hợp với nhiều đầu đo và nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau tùy theo từng phép đo Những thiết bị ngoại vi này được thiết kế theo mỗi ứng dụng riêng, có thể gắn vào chân đế và/hoặc cánh tay đòn nằm ngang Các mẫu đo được đặt trên bề mặt chân đế hoặc trên thiết bị ngoại vị bên dưới, hoặc được giữ ở giữa các thiết bị ngoại vi trên và dưới Kèm theo máy là nhiều loại đầu đo khác nhau, như các đầu đo dạng mũi kim, dạng cylinder, dạng cầu, dạng hình nón và nhiều dạng chuyên biệt khác để đâm xuyên vào mẫu hoặc kéo giãn mẫu hoặc phá mẫu… tùy theo tính chất mẫu Số lượng các thiết bị ngoại vi này có thể tăng lên để đáp ứng các phương pháp đo khác nhau như nén, đẩy, cắt, kéo giãn hoặc uốn cong mẫu Mỗi dạng mẫu sẽ có một phương pháp đo riêng với những đầu đo chuyên dụng và đồ thị ghi nhận được cũng sẽ rất đặc trưng theo loại mẫu

Trong một phép đo đơn giản, cánh tay đòn của máy di chuyển xuống dưới để đâm xuyên hay nén sản phẩm và trở lại vị trí ban đầu tùy theo chương trình mà người sử dụng đã cài đặt

Máy đo cấu trúc hoạt động nhờ liên kết với máy vi tính sử dụng phần mềm do nhà sản xuất cung cấp Các thông số hoạt động của máy có thể thay đổi tùy vào loại sản phẩm cần đo và được cài đặt cho máy thông qua máy vi tính Thông qua máy tính người làm thí nghiệm có thể thiết kế macro để ghi nhận số liệu và lập các project khác nhau để so sánh tính ưu việt của các cách đo khác nhau

Trong hầu hết các phép đo cơ bản, máy phân tích cấu trúc cung cấp dữ liệu ba chiều của sản phẩm đo trên các thông số Lực (Force), Khoảng cách (Distance) và Thời gian (Time) Những giá trị này được dựng thành đồ thị Lực-Khoảng cách hoặc đồ thị Lực-Thời gian, các chỉ tiêu cấu trúc được phân tích từ đồ thị này Các kết quả có thể trình bày trong bảng tính, biểu đồ hoặc bản báo cáo [theo bảng hướng dẫn sử dụng máy TA.XT plus]

2.6 Giới thiệu về thực phẩm giòn

Thực phẩm giòn là các loại thực phẩm có cấu trúc giòn (cứng giả), mà việc hình thành cấu trúc này chủ yếu là do sự mất nước trong quá trình chế biến thực phẩm Các thực phẩm sau khi chiên, sấy (hoặc sau khi bị tác động nhiệt) sẽ có sự tái sắp xếp cấu

phẩm do đó bản thân thực phẩm sẽ có sự tái kết hợp các thành phần trong điều kiện thiếu nước Thực phẩm tái cấu trúc trong thời gian được chế biến và vì cấu trúc này thiếu các liên kết của nước nên chúng trở nên cứng nhưng không bền Đây là cơ sở hình thành độ giòn của thực phẩm

Các thực phẩm nói chung và khoai tây lát nói riêng sẽ ổn định độ giòn lâu hơn trong chế độ chiên chân không Các thực phẩm giòn sau khi đã qua chế biến có độ ẩm thấp nên rất dễ hút ẩm ngược lại Việc hút ẩm này khiến thực phẩm một lần nữa thay đổi cấu trúc Nước sẽ làm thực phẩm bở hơn bởi sự có mặt của nó làm các liên kết nội tại của thực phẩm bị phá vỡ một lần nữa Như thế thực phẩm sẽ không còn giữ được tính giòn theo yêu cầu sản phẩm (thực phẩm bị ìu) Trong điều kiện độ ẩm cao các vi sinh vật sẽ dễ dàng nẩy sinh và phát triển gây hư hỏng thực phẩm Thực hiện thí nghiệm trên khoai tây để kiểm tra mối liên hệ giữa độ giòn ưa thích của cảm quan viên với giá trị máy đo cấu trúc ghi nhận được

Khi thực phẩm giòn hút ẩm một mặt làm cho thực phẩm bị ìu, không còn ngon, mặt khác việc gia tăng hàm lượng ẩm còn khiến cho việc bảo quản thực phẩm tránh các tác động của vi sinh càng trở nên khó khăn hơn Tiến hành thí nghiệm trên hạt sen chiên chân không để kiểm tra mối liên hệ giữa độ ẩm đo theo phương pháp sấy với giá trị máy đo cấu trúc ghi nhận được

2.6.1 Khoai tây lát chiên giòn trong điều kiện chân không

Khoai tây (danh pháp khoa học: Solanum tuberosum), thuộc họ Cà (Solanaceae) Khoai tây là loài cây nông nghiệp ngắn ngày, trồng lấy củ chứa tinh bột, loại cây trồng lấy củ rộng rãi nhất thế giới, và là loại cây trồng phổ biến thứ 4 về mặt sản lượng tươi - xếp sau lúa, lúa mì và ngô

Khoai tây có nguồn gốc từ Peru, trong nghiên cứu được David Spooner xuất bản năm 2005 thì quê hương của cây khoai tây là một khu vực phía nam Peru (ngay phía bắc hồ Titicaca) Hiện tại người ta cho rằng khoai tây đã được du nhập vào châu Âu vào khoảng thập niên 1570 (khoảng 8 năm sau chuyến hành trình đầu tiên của Columbus vào năm 1492) và sau đó nó đã được những người đi biển châu Âu đưa đến các lãnh thổ và các cảng trên khắp thế giới khi chế độ thực dân châu Âu mở rộng vào thế kỷ 17 và 18 Có hàng ngàn thứ (bậc phân loại dưới loài) khoai tây được tìm thấy ở

vùng Andes, nơi đó người ta có thể tìm thấy hơn một trăm thứ khoai tây ở một thung lũng, mỗi hộ nông dân có thể tích trữ tới mười mấy thứ khoai tây

Khi đã được phổ biến ở châu Âu, khoai tây đã sớm trở thành một thực phẩm và cây trồng chủ yếu ở nhiều nới khác trên thế giới Việc thiếu sự đa dạng về di truyền do thực tế là có ít loài khác nhau được du nhập ban đầu đã khiến cho khoai tây vào thời gian này đã dễ bị bệnh Năm 1845, một loại bệnh nấm, Phytophthora infestans, cũng gọi là bệnh tàn rụi muộn đã lan nhanh chóng khắp các cộng đồng nghèo hơn ở tây Ireland, dẫn đến Nạn đói lớn Ireland Khoai tây là loài quan trọng của 1 số nước châu

Âu thời bấy giờ như Idaho, Maine, North Dakota, Prince Edward Island, Ireland, Jersey và Nga vì vai trò rộng lớn của nó trong nền kinh tế nông nghiệp và lịch sử của các khu vực này Nhưng trong các thập kỷ cuối của thế kỷ 20, việc mở rộng diện tích trồng trọt khoai tây lớn nhất lại là ở châu Á, nơi có khoảng 8% số lượng khoai tây được trồng trên thế giới được trồng Kể từ khi Liên Xô bị giải tán, Trung Quốc đã trở thành nước sản xuất khoai tây lớn nhất thế giới, tiếp theo là Ấn Độ [theo wikipedia]

Hình 2.7: Củ khoai tây

[Nguồn: http://www.khoahoc.com.vn/timkiem/Khoai/index.aspx]

KTLCG (potato chip) là một loại snack rất được ưa chuộng ở phương tây nói riêng và trên thế giới nói chung Khoai tây củ được lựa chọn, rửa, gọt vỏ, ngâm nước, sau đó được cắt thành lát mỏng bằng máy chuyên dụng Tùy theo công nghệ mà trước khi chiên chân không khoai tây sẽ được tẩm các chất phụ gia để ổn định về màu sắc,

độ giòn…

KTLCG chủ yếu được chia thành 2 loại:

-Loại 1: Được tẩm gia vị trước khi chiên

Hình 2.8: Một sản phẩm KTLCG trên thị trường

[nguồn:

http://elementaryteacher.wordpress.com/2008/04/23/multiplication-contest-with-potato-chip-rewards/]

2.6.2 Hạt sen chiên chân không

Sen là loài thực vật thủy sinh thuộc họ Nelumbonaceae Có hai giống sen thường gặp là:

-Sen hồng (Nelumbo nucifera)

-Sen trắng (Nelumbo lutea) [theo wikipedia]

Hạt sen có chứa các chất dinh dưỡng như: tinh bột, chất đường, protein, chất béo, canxi, phốt pho, sắt là thức ăn bổ dưỡng tâm, ích thận, kiện tỳ, những người lao động trí óc quá căng thẳng, tâm thần bất ổn, hay sợ sệt, hay quên nên ăn Tại Việt Nam nói riêng và các nước Châu Á nói riêng sen được sử dụng khá rộng rãi và phổ biến Tất cả các bộ phận của cây sen đều có thể được sử dụng triệt để Sen vừa nguyên liệu cho nhiều món ăn vừa là bài thuốc của Đông y trị các bệnh về trí não, mất ngủ,…

Hình 2.9: Hạt sen trong đài sen

Hạt sen sau khi đã bóc vỏ và tim được bán ngoài thị trường với giá khoảng 45.000 đồng/kg Mua hạt sen về xử lý sơ bộ, sau đó đem chiên chân không ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau để đánh giá mức độ của sản phẩm mới này nhằm khảo sát tính thực tiễn để xác định quy trình sản xuất, chế biến với quy mô lớn loại thực phẩm mới này chính là đề tài nghiên cứu của Trịnh Quế Châu, khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Khóa luận tốt nghiệp năm 2009: “Nghiên cứu quy trình sản xuất hạt sen chiên chân không” [1-42]

Hạt sen là một món ăn khá phổ biến ở Việt Nam nhưng chế biến hạt sen thành một món chiên là điều rất mới, kết quả thành công của đề tài nghiên cứu này sẽ giúp cho thị trường snack của Việt Nam thêm phong phú hơn

Chương 3

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1.Địa điểm và thời gian thí nghiệm

-Địa điểm thí nghiệm

Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Hóa học (phòng I4, khu Hoàng Hoa), trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

Trung tâm Rau quả của khoa Công Nghệ Thực phẩm (thuộc khu Phượng Vỹ) trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh

-Thời gian thí nghiệm

Thí nghiệm đã được tiến hành từ ngày 01-04-2009 đến ngày 20-08-2009

3.2.Nguyên vật liệu và thiết bị thí nghiệm

3.2.1 Nguyên vật liệu

Các sản phẩm thực phẩm khảo sát trong đề tài này bao gồm:

o Khoai tây lát chiên chân không: Các mẫu được chiên ở các chế độ khác nhau: Các thực phẩm giòn: Một số sản phẩm giòn đang có trên thị trường, chủ yếu là các loại snack như Poca khoai tây chiên, mít sấy,

o Hạt sen chiên chân không: Các mẫu hạt sen được chiên chân không ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian khác nhau Các mẫu hạt sen có ẩm độ khác nhau Có

12 mẫu hạt sen chiên chân không

3.2.2 Thiết bị thí nghiệm

− Thiết bị chiên chân không

− Máy phân tích cấu trúc TA.XTplus 32

Sử dụng máy đo cấu trúc Texture Analysis XT Plus, với các đầu đo cầu, kim và đĩa nén Máy ghi nhận số liệu qua máy vi tính và xây dựng đồ thị này theo 2 hướng Lực-

Độ cứng (hardness):

Được định nghĩa là lực cần để có thể phá vỡ cấu trúc vật liệu Lực này được thể hiện qua độ dốc trung bình của phần đầu đồ thị, đoạn này gần như tuyến tính Đơn vị tính thường là kg/cm

Khả năng chịu đẩy (extrudability):

Đây là một hàm liên hệ giữa độ cứng (hardness) và độ kết dính (cohesiveness) Nó được thể hiện qua độ dốc trung bình của đoạn đồ thị sau đoạn lực cắt và đẩy

Độ nhai (chewiness):

Được định nghĩa là lượng năng lượng cần để nhai một vật liệu cứng cho đến khi nó đạt độ ổn định để có thể nuốt được Nó được thể hiện bằng phần diện tích phía dưới của đồ thị (mm2), và nó đại diện cho tổng lượng năng lượng dùng để nén, cắt và đẩy mẫu

Lực cực đại (maximum force):

Là lực lớn nhất ghi nhận được torng suốt quá trình phân tích mẫu

Lực cực đại trung bình (average force):

Là lực trung bình (kg) ghi nhận được trong suốt quá trình phân tích mẫu

Độ kết dính (cohesiveness):

Được định nghĩa là sức bền của các lực nội liên kết trong cấu trúc vật liệu Nó thể hiện lực cần để bắt đầu cắt và đẩy vật liệu

Khả năng chịu đóng gói (packability):

Được thể hiện bằng khoảng cách (cm) trên trục khoảng cách Đó là giá trị hình chiếu của đồ thị trên trục khoảng cách từ điểm khởi đầu đến điểm bắt đầu của phần đồ thị độ cứng

Đồ thị tiêu biểu do hệ thống đo cấu trúc ký họa lại được có dạng như hình 3.1:

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn lực-khoảng cách của lực nén phân tích sản phẩm protein đậu nành (Bourne, 1982)

A Độ cứng (hardness)

B Độ kết dính (cohesiveness)

C Khả năng chịu đẩy (extrudability)

D Độ nhai (chewiness)

E Lực cực đại (maximum force)

F Lực trung bình (average force)

G Khả năng chịu đóng gói (packability) [8-47]

Bố trí thí nghiệm 1 yếu tố kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ:

ƒ Yếu tố khảo sát là loại sản phẩm phẩm khoai tây chiên giòn, có 8 nghiệm thức A, B, C, D, E, F, G, H

ƒ Khối là người thử, mỗi người là một khối đầy đủ Mỗi người cảm quan viên sẽ cảm quan và cho điểm toàn bộ 8 mẫu

Đo cấu trúc

Các chế độ đo khoai tây lát chiên giòn trên máy TA:

-Đầu đo cầu (probe sphere), kiểu phá vỡ

+Mã đầu đo: “probe P/0.5S - 1/2 inch diameter ballprobes - Stainless Steel”