Báo cáo TH Vật lý thực phẩm

báo cáo vật lý thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO THỰC HÀNH VẬT LÝ THỰC PHẨM GVHD:Thầy Nguyễn Đức Vượng MLPH:ĐHTP6C NHÓM 4_TỔ 1_SVTH: 1. Triệu Thị Diễm Tiền 10232821 2. Trần Bá Trường 10234221 3. Huỳnh Thị Thúy 10259871 4. Phạm Thị Gia Yên 10256161 5. Đặng Trần Thị Trúc Tiên 10259831 6. Nguyễn Tấn Vy 10216171 7. Trương Văn Trung 10216951 Tp Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 6 năm 2013 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG MỤC LỤC ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 2 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG PHẦN A: “TÌM HIỂU VỀ CHẾ ĐỘ ĐÂM XUYÊN THỰC PHẨM” I. Giới thiệu về phương pháp đâm xuyên − Thiết bị sử dụng gồm một máy đo được điều khiển bằng máy tính. Kết quả đo sẽ được máy tính tiếp nhận. xử lý, tự động vẽ ra biểu đồ và cho ta bảng số liệu về những thông số cần tính toán đã được lập trình trước đó trong máy tính. − Thiết bị đo có đầu dò là que kim loại hình trụ dài, được gắn với trục của máy, trục đó có thể chuyển động tịnh tiến lên xuống khi ta đièu khiển trên máy tính. Khi que đo chạm vào bề mặt của mẫu, bộ phận phân tích cấu trúc nhận được thông tin liên quan tới đặc điểm cấu trúc của mẫu. − Khi đầu dò ấn xuống mạnh hơn, nó sẽ xuyên qua sản phẩm, bộ phận phân tích cấu trúc sẽ chuyển thông tin tới phần mềm xử lý để thực hiện đánh giá tính chất của mẫu. Khi đầu dò trở lại vị trí ban đầu và đánh giá thông tin trong bộ phận phân tích với chỉ một thông tin đầy đủ đã được chọn. − Trong phân tích cấu trúc bánh biscuit thường sử dụng các phương pháp thuộc nhóm phương pháp thực nghiệm như: đâm xuyên (puncture), nén ép (compression), ba điểm uốn cong (the three-point bending test), ba điểm phá vỡ (three-point break). − Các phương pháp này đều tác dụng lực lên bánh, nhưng cách thức tác dụng lại khác nhau, đối với phương pháp đâm xuyên cũng gần giống như phương pháp nén ép nhưng trụ tác dụng lực chỉ là một que có tiết diện nhỏ. II. Mục đích của phương pháp đâm xuyên − Đo độ cứng các loại thực phẩm (ví dụ trái cây xem chúng chín đến đâu). − Xác định lực đâm xuyên cần thiết cho quá trình liên quan đến tính chất cấu trúc của mẫu như: độ cứng và độ chắc của mẫu. III. Các sản phẩm tiêu biểu được thử nghiệm - Kiểm tra độ cứng của trái cây, trước và sau khi chín. - Kiểm tra độ rắn chắc của đậu hủ sản xuất theo kiểu truyền thống không bổ sung ion Ca 2+ làm chất tạo đông và mẫu đậu hủ bổ sung Ca 2+ . IV. Cơ sở của phương pháp đo: − Cơ sở của phương pháp đo này là dựa vào định luật tương tác luật. Khi đầu dò tác dụng lên mẫu một lực thì mẫu có khả năng tác dụng lại đầu dò một lực hoặc dựa vào tổng độ sâu đâm xuyên khi dùng một que có tiết diện nhỏ đâm xuyên qua sản phẩm để xác định độ cứng của mẫu. − Phân tích cấu trúc có liên quan đến việc đo các đặc điểm cơ học của mẫu khi mẫu chịu những tác động đã được kiểm soát.Máy đo phân tích cấu trúc ghi lại sự chống lại lực của sản phẩm. V. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị đo đâm xuyên − Các que đâm xuyên (đáy phẳng) tạo ra ứng suất nén lên mẫu kiểm tra. Lực cần thiết để tạo ra sự biến dạng khi que đâm xuyên thủng mẫu liên quan đến tính chất cấu trúc như độ cứng ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 3 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG và độ chắc của mẫu. Các que đâm xuyên Magness-Taylor được sử dụng đo tính chất cấu trúc của thịt quả. Tuy nhiên, vỏ mẫu được loại bỏ và lực cần thiết để đưa que đâm xuyên tới độ sâu 8.8mm được ghi nhận là ứng suất dư sinh học (bioyeld force). − Các que đâm xuyên hình côn tạo ra sự biến dạng trên mẫu chạy song song với bề mặt côn. Lực cần thiết cho quá trình này liên quan đến cấu trúc của mẫu bán rắn như kem, bơ, pho mát… VI. Cách tiến hành 1. Chuẩn bị mẫu Chuẩn bị mẫu để khảo sát là một công việc quan trọng vì nó ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Chuẩn bị sáu mẫu đậu hủ khác loại ( 3 đậu hủ cứng và 3 đậu hủ mềm ), các mẩu này được cắt bằng nhau và có cùng chiều cao là 1,5 cm, chú ý là mẫu phải có đường kính lớn hơn hoặc bằng đường kính của đầu dò. Tiến hành nén thì không được làm phá vỡ cấu trúc của đậu hủ. Đậu hủ cứng. Đậu hủ mềm. 2. Dụng cụ thí nghiệm Thiết bị INSTRON. Đầu dò hình trụ để nén mẫu, có đường kính 12mm. Một đĩa phẳng để đỡ và chịu lực nén. Đĩa có hình vuông kích thước 10 × 10 cm. 3. Cách vận hành máy Lắp đầu dò và đĩa vào vị trí trên thiết bị đo. Vệ sinh đĩa và đầu dò sạch sẽ để tránh sai số. Sau đó đặt mẫu vào đĩa, sao cho đầu dò hướng thẳng vào giữa mẫu. Khởi động phần mềm Bluehill, đặt các thông số cần thiết để thực hiện quá trình nén. Đâm Vận tốc 3 mm/s ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 4 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG Chiều sâu nén 3 mm Chiều cao 2 mm Chỉnh đầu dò: dùng nút chỉnh thô để đưa đầu dò xuống gần mẫu,khi đầu dò gần tiếp xúc với mẫu thì dùng nút chỉnh tinh (jine) để chỉnh sao cho đầu dò vừa tiếp xúc với mẫu thì dừng lại. Cân bằng lực trước khi bấm nút “start” trong phần Test. VII. Quan hệ giữa phương pháp đâm xuyên và phương pháp khác − Phương pháp này chủ yếu liên quan với phương pháp đánh giá cảm quan. Để xác định độ cứng của sản phẩm con người có thể cảm nhận qua các giác quan khác nhau bằng nhiều cách khác nhau như dung tay, chân tác dụng lực lên mẫu hoặc dung răng cắn, nhai từ đó có thể cảm nhận độ cứng của mẫu. − Cảm nhận bằng miệng đóng vai trò quan trọng. Những cơ quan tế bào xúc giác trong vòm miệng cứng và mềm, lưỡi, lợi và màng bao quanh răng; ở đó 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, và cơ miệng. Trong phương pháp đánh giá cảm quan thì độ chính xác không cao và có thể ảnh hưởng nhiều tới tính chất của mẫu trong quá trình ta đánh giá. − Khi ta ăn thử một sản phẩm nào đó thì do trong miệng ta có tiết nươc bọt kèm theo điều kiện nhiệt độ của cơ thể thường cao hơn nhiệt độ bình thường của môi trường đó là nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi phần nào tính chất vật lý, hóa học của mẫu. với sự có mặt của của nước bọt trong miệng làm hòa tan những nguyên liệu tan trong nước. 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, 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 thu 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 Phương pháp này cho ta kết quả chính xác hơn về mẫu. VIII. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép thử ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 5 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG 1. Độ đồng đều của mẫu đo Sự đa dạng về cấu trúc là vấn đề thường gặp ở thực phẩm. Đầu tiên ta phải tìm cách xác định mức độ đa dạng của sản phẩm. kể đến là chú ý đến sự phân bố cấu trúc trong một mẫu thực phẩm cụ thể. Thông thường những mẫu không đồng nhất sẽ cho kết quả ít tương quan với cảm quan. Một số kĩ thuật giúp làm đồng đều mẫu - Nếu sản phẩm có cấu trúc khác nhau đáng lưu ý nên chia sản phẩm đó làm hai thành phần. Ví dụ như bỏ phần bề mặt của gel, nếu cần thiết có thể đo phần bề mặt gel riêng. - Nếu sản phẩm có cấu trúc đa dạng đã biết, ta luôn lấy mẫu ở cùng một vị trí, ví dụ như lấy lát chính giữa của ổ bánh mì hoặc với phomat thì nên lấy mẫu cả ở giữa và ở gấn cạnh, nhưng không trộn lẫn mẫu lấy ở góc với mẫu lấy ở chính giữa. Cho dù đã chọn được mẫu đồng đều thì vấn đề về sự đa dạng của mẫu có thể vẫn còn là một vấn đề lớn. trong những trường hợp này thì cần phải thực hiện lặp lại phép thử nhiều lần. Số lần lặp cần thiết phụ thuộc vào mức độ biến đổi của mẫu và mức độ tin cậy cần thiết để đạt được giá trị có ý nghĩa. 2. Ảnh hưởng của vận tốc nén Đối với vật liệu có tính đàn hồi hay gần như đàn hồi thì vận tốc tiến hành đo có ảnh hưởng ít đến kết quả nhưng đối với thực phẩm có tính nhớt dẻo thì vận tốc đo gây ra ảnh hưởng đáng kể. 3. Tốc độ thu nhận dữ liệu của máy tính Ta cần một khoảng thời gian xác định để ghi nhận lại dữ liệu về lực sinh ra khi thực phẩm bị nén. Máy tính cần có thời gian để ghi nhận dữ liệu và do đó sai số có thể xảy ra, đặc biệt khi lực thay đổi khá nhanh. Máy tính có thể ghi nhận dữ liệu rất nhanh, lưu lại, vẽ đồ thị và tính toán kết quả. Thay vào việc sử dụng thời gian hồi đáp thì ngành điện tử và hệ thống đo ngày nay được đặc trưng bởi độ rộng của bước sóng với đơn vị là Hz. Độ rộng bước sóng càng cao thì tốc độ hồi đáp càng nhanh. Ngoài ra phép đo còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. IX. Ưu và nhược điểm của phương pháp đâm xuyên 1. Ưu điểm của phép thử đâm xuyên. − Thiết bị đơn giản và cho kết quả nhanh. − Dễ biểu diễn, cho dù sử dụng bằng tay hay bằng motơ máy. − Sử dụng được ở hầu hết các nơi. − Có thể phân biệt nhanh chóng giữa các mẫu thử. ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 6 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG − Thích hợp cho nhiều loại thực phẩm khác nhau nếu lựa chọn được đầu đo thích hợp. Điểm đặc biệt của phép thử đâm xuyên là rất hữu dụng trong trường hợp kích thước và hình dạng của mẫu rất khác nhau. Ví dụ như cấu trúc của các loại mì ống có hình dạng khác nhau không thể so sanh được với nhau khi sử dụng phép thử cắt-trượt nhưng có thể so sánh được nếu sử dụng đầu đâm xuyên có cùng đường kính do kích thước mẫu không ảnh hưởng đến lực đâm xuyên quá nhiều khi mẫu đạt được dạng hình học bán vô hạn( kích thước mẫu lớn hơn nhiều so với đầu đo). − Phép thử này cũng thích hợp đối với các loại thực phẩm không đồng nhất do mỗi hợp phần có thể bị đâm xuyên riêng biệt. 2. Nhược điểm: − Chi phí mua thiết bị khá cao. − Năng suất làm việc không cao do mỗi lần chỉ tiến hành trên một mẫu. X. Giới thiệu về các loại đầu dò − Que đâm xuyên phẳng sử dụng cho phép thử đâm xuyên − Que đâm xuyên Magness-Taylor sử dụng cho rau quả − Ba ngàm không khóa nhằm gắn và thay đổi que đâm xuyên − Các que đâm xuyên được làm bằng thép có phủ nikel hoặc thép không gỉ tránh sự ăn mòn − Que đâm xuyên hình cầu hoặc hình côn sử dụng cho các vật liệu khác nhau − Đầu đâm hình trụ, hình nón và đầu dò hình kim Nguyên tắc hoạt động của đầu đâm: Kết cấu của bộ đầu dò đâm xuyên bao gồm một loạt các đầu đâm hình trụ bằng phẳng có đường kính khác nhau. Một mâm cặp khoan được cung cấp để gắn kết một đầu ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 7 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG dò được chọn riêng. Bộ bao gồm bảy đầu dò mà trong phạm vi đường kính từ 0,06 inch đến 0,5 inch. Đầu đâm có đường kính nhỏ, đầu đâm hình nón được sử dụng để đâm và xuyên qua bề mặt mẫu. Các lực được tạo ra trong mẫu phụ thuộc vào hình học của đầu đo được sử dụng và có thể được điều chỉnh để phù hợp những vi phạm mẫu, hoặc tạo lại các điều kiện quan trong quá trình tiêu thụ. Đầu dò có diện tích bề mặt nhỏ hơn so với mẫu. Đầu dò có đặc điểm sẽ đâm mẫu khi đủ ứng suất đạt được, dẫn đến phá huỷ cấu trúc của mẫu mà không thể khôi phục lại. ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 8 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG XI. Ví dụ về ứng dụng của thiết bị đâm xuyên ĐO ĐỘ CỨNG CỦA SẢN PHẨM TRÁI CÂY Đặc tính thiết bị − Que đâm xuyên phẳng sử dụng cho phép thử đâm xuyên. − Que đâm xuyên Magness-Taylor sử dụng cho rau quả. − Ba ngàm không khóa nhằm gắn và thay đổi que đâm xuyên. − Các que đâm xuyên được làm bằng thép có phủ nikel hoặc thép không gỉ tránh sự ăn mòn. − Que đâm xuyên hình cầu hoặc hình côn sử dụng cho các vật liệu khác nhau. Mô tả thiết bị Thiết bị catalog số 2830-005 là một bộ bao gồm đầu dò hình trụ có đáy phẳng cho phép thử đâm xuyên. Đường kính của đầu dò từ 1.57 mm đến 12.7 mm. Đầu dò dài 152 mm được làm từ hợp kim có nickel tăng độ bền và chống ăn mòn. Loại catalogue 2830-015 là bộ đầu dò Magness-Taylor. Bộ que đâm xuyên này gồm 2 que dò có đường kính 7.9 mm và 11.1 mm. Mỗi que dò có rãnh khoảng 8.8 mm tính từ vị trí cuối cùng để xác định độ đâm sâu. Que dò 7.9 mm có bán kính cuối khoảng 4.95 mm. Que dò 11.1 mm có bán kính cuối là 8.8 mm. Cá que dò với góc côn khác nhau và hình cầu có trong bộ thiết bị. Nhóm có catalog số 2830-036 có 3 ngàm nhằm móc vào que đâm xuyên gắn vào hệ thống. Ngàm có thể cắm sâu vào que đâm xuyên đến 13 mm theo đường kính. Kiểu thiết kế không có ngàm bám tiện lợi cho thay đổi que đâm xuyên. Nguyên tắc vận hành Các que đâm xuyên (đáy phẳng) tạo ra ứng suất nén lên mẫu kiểm tra. Lực cần thiết để tạo ra sự biến dạng khi que đâm xuyên đâm thủng mẫu liên quan đến tính chất cấu trúc như độ cứng và độ chắc của mẫu. Các que đâm xuyên Magness-Taylor được sử dụng đo tính chất cấu trúc của thịt quả. Tuy nhiên, vỏ mẫu được loại bỏ và lực cần thiết để đo đưa que đâm xuyên tới độ sâu 8.8 mm được ghi nhận là ứng suất dư sinh học (bioyield force). Các que đâm xuyên hình côn tạo ra sự biến dạng trên mẫu chạy song song với về mặt côn. Lực cần thiết cho quá trình này liên quan đến cấu trúc của mẫu bán rắn như kem, bơ, pho mát…. Phạm vi ứng dụng - Bơ và margarine - Kẹo dạng gel ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 9 Báo cáo TH Vật lý thực phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG - Pho mát - Kẹo dẻo - Kẹo cao su - Cá, kem, rau quả Dụng cụ đi kèm ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 10 . Báo cáo TH Vật lý th c phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 17 Báo cáo TH Vật lý th c phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG Các thuộc tính Mứt th ờng. Minh, ngày 5 th ng 6 năm 2013 Báo cáo TH Vật lý th c phẩm GVHD: NGUYỄN ĐỨC VƯỢNG MỤC LỤC ĐHTP6C_Nhóm 4_Tổ 1 Trang 2 Báo cáo TH Vật lý th c phẩm GVHD: NGUYỄN