Báo cáo TH Vật lý thực phẩm

Mục đích thí nghiệm Biết được cách xác định khối lượng riêng, độ nhớt của thực phẩm bằng thực nghiệm.. Khối lượng riêng của chất rắn được tính bằngcách lấy khối lượng chất rắn chia cho t

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM

BÁO CÁO THỰC HÀNH

MÔN: VẬT LÝ THỰC PHẨM

GVHD : TS NGUYỄN KHẮC KIỆM

LỚP DHDBTP13A – NHÓM 2 – TỔ 1NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN

TPHCM, Ngày Tháng 06 năm 2020

MỤC LỤC

BÀI 1: XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG VÀ ĐỘ NHỚT CỦA MẪU THỰC

PHẨM

I Mục đích thí nghiệm

Biết được cách xác định khối lượng riêng, độ nhớt của thực phẩm bằng thực nghiệm

Giúp phục vụ cho nghiên cứu khoa học, cho quá trình tính toán công nghệ, thiết bị, … trongsản xuất

Độ nhớt đóng vai trò quan trọng trong sản xuất, từ độ nhớt người ta có thể tính toán được:

- Độ thuần khiết của dung dịch

- Nồng độ chất hòa tan, nồng độ chất khuếch tán

- Chất lượng của bán thành phẩm và thành phảm qua sự thay đổi trong quá trình công nghệ

II Cơ sở lý thuyết

III Khối lượng riêng của thực phẩm.

Khối lượng riêng thực (ρT) là khối lượng riêng của chất tinh khiết hoặc hổn hợp nguyên liệuđược tính từ khối lượng riêng của từng cấu tử và được xem như bảo toàn về khối lượng vàthể tích Nếu biết khối lượng riêng, thể tích, hoặc khối lượng của từng cấu tử thì sẽ tính đượckhối lượng riêng của chất hoặc hợp chất

Khối lượng riêng của chất rắn (ρs) là khối lượng riêng của vật liệu rắn (bao gồm nước) trừkhông khí chứa trong các lỗ trống của vật liệu Khối lượng riêng của chất rắn được tính bằngcách lấy khối lượng chất rắn chia cho thể tích chất rắn được xác định bằng phương pháp thếchỗ chất khí khi chất khí thâm nhập vào các lỗ trống trong vật liệu có đường kính bằngđường kính phân tử khí

t và : thời gian chảy của mẫu thực phẩm và nước cất (s).

IV Tiến hành thí nghiệm:

1 Xác định khối lượng riêng của thực phẩm.

1.1 Khối lượng riêng của chất rắn.

Trái tắc - Trái Quất chứa nhiều pectin 10% (nhiều hơn ở vỏ tắc), Vitamin C, Fe, Cu Dịch quả

có đường, axit hữu cơ, fortunelin

1.1.3 Cách tiến hành:

- Phương pháp 1:

+ Sử dụng cân để cân mẫu, xác định khối lượng m (g) mẫu

+ Cho 100ml nước cất vào ống đong, cho từ từ mẫu vào tránh bắn nước và tạo bọt

+ Ghi nhận kết quả lượng nước dâng lên V (ml)

+ Dùng công thức tính toán xác định khối lượng riêng

- Phương pháp 2:

+ Trước khi đo cần kiểm tra thước có chính xác không bằng cách kéo du xích về vị trí 0ban đầu

+ Kiểm tra bề mặt trái tắc có sạch không

+ Khi đo phải giữ cho 2 mặt phẳng của thước song song với mặt phẳng trái tắc

+ Muốn lấy thước ra khỏi vị trí đo thì phải vặn đai ốc hãm để cố định hàm động với thân

1.2 Khối lượng riêng chất lỏng.

- Bình đo tỷ trọng đem làm sạch, sấy khô sau đó cho vào bình hút ẩm, để nguội

- Cân bình rỗng xác định (g), sau đó cho sữa chua vào sao cho đầy tràn ra khỏi bình, đem đicân thu được m (g) Lượng chất lỏng chứa trong bình đo có thể tích V=50ml Sử dụng côngthức tính toán kết quả khối lượng riêng của chất lỏng

Cách tiến hành:

- Đo nhiệt độ của nước

- Cho nước vào nhớt kế tới vạch, hút nước lên tới vạch trên cùng

- Đo thời gian nước chảy từ vạch trên đến vạch dưới được Tiến hành 3 lần, lấy giá trị trungbình

- Tương tự với mẫu sữa chua, thu được giá trị t

- Dùng kết quả thực nghiệm ta tính được độ nhớt của nước tắc

V Kết quả thực nghiệm:

1 Khối lượng riêng thực phẩm

1.1 Khối lượng riêng chất rắn.

 Như vậy, ta thấy hai kết quả có sự sai lệch nhau từ hai phương pháp tính

1.2 Khối lượng riêng chất lỏng:

- Quả tắc (quả quất)

- Nước tắc (nước quất)

 Mẫu dễ tìm, nhỏ gọn tạo thuận lọi cho quá trình thực nghiệm

2 Mục đích của từng thí nghiệm:

- Xác định khối lượng riêng của mẫu thực phẩm:

Xác định khối lượng riêng rất quan trọng trong việc định lượng cũng như mức độ phântán của nó trong môi trường lỏng Trên cơ sớ xác định khối lượng riêng người ta sẽ đánh giáchất lượng của sản phẩm từ đó phân loại sản phẩm có phẩm chất cũng như chất lượng tương

tự nhau và quyết định giá thành sản phẩm

- Xác định độ nhớt của mẫu thực phẩm:

Độ nhớ đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp sản xuất, từ đó độ nhớt ta có thể tính toánđược các vấn đề sau:

+ Độ thuần khiết của dung dịch Newton và phi Newton

+ Nồng độ chất hòa tan, nồng độ chất khuếch tán, chất lượng của bán thành phẩm vàthành phẩm qua sự thay đổi độ nhớt trong quá trình công nghệ, ví dụ như chất lượng của mật

rỉ trong quá trình bảo quản, chất lượng của bánh mì trong quá trình nướng,…

+ Ngoài ra độ nhớt còn phục vụ cho việc tính toàn truyền nhiệt, truyền khối, thiết bịkhuấy trộn, đồng hóa, vận chuyển bằng vít tải và các thiết bị gia công khác

3 Ưu nhược điểm của hai phương pháp xác định thể tích? Đề xuất hướng khắc

• Độ chính xác không cao dẫn đến sai số

• Kích thước mẫu phải phù hợp với ống đong

+ Có thể sử dụng thêm dụng cụ khác để thu được số liệu chính xác hơn

+ Lựa chọn mẫu sao cho phù hợp với đường kính ống đong

+ Cẩn thận trong quá trình thao tác để tránh gây ra sai số quá lớn

+ Nên thả nhẹ mẫu rắn, tránh nước bắn lên thành ống

- Bình tỷ trọng:

+ Lựa chọn bình tỷ trọng khác với giá ổn định hơn và hiệu chuẩn dung dịch rót vào

ở nhiệt độ tham chiếu +200C trước khi sử dụng

+ Người thực hiện được hướng dẫn thao tác đúng để tránh làm đổ vỡ

4 Cách khắc phục sai số trong quá trình xác định khối lượng riêng và độ nhớt

chất lỏng.

 Quá trình xác định khối lượng riêng:

- Xác định bằng ống đong:

+ Sấy khô ống đong trước khi đo

+ Thả vật cần đo vào nhẹ nhàng tránh làm cho dung môi bên trong bị bắnlên thành bình hoặc ra ngoài

+ Đọc chính xác kết quả theo các vạch chia của dụng cụ để tránh sai số quá lớn

- Xác định bằng bình tỉ trọng:

+ Bình tỷ trọng phải được rửa sạch và sấy khô

+ Điều chỉnh nhiệt độ bình và chất lỏng bên trong về 200C và giữ cho nó ổn định

+ Tránh tạo bọt khi trong quá trình đổ mẫu vào bình

 Quá trình xác định độ nhớt chất lỏng:

- Nhớt kế phải sạch và khô ráo

- Không tạo bọt khí khi cho chất lỏng vào thành nhớt kế, không được dính lên

thành

- Nhớt kế phải để thẳng đứng

BÀI 2: PHƯƠNG PHÁP ĐÂM XUYÊN

I Mục đích thí nghiệm.

5 Mục đích.

Phương pháp đâm xuyên được dùng để đo độ cứng của sản phẩm tức là đo khả năng chốngbiến dạng dẻo hoặc khả năng phá hủy giòn lớp bề mặt dưới tác dụng của mũi đâm, từ đó xácđịnh được độ chín của sản phẩm Các sản phẩm có thể dùng phương pháp đâm xuyên:

- Rau quả (chuối, táo, lê,…)

- Bơ và magarine

- Phomat

- Kẹo cao su

- Keo dạng gel

6 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.

Bản chất của thực phẩm: khi đo thực phẩm mềm thì lực sẽ nhỏ hơn thực phẩm cứng

Dạng hình học của mẫu đo: dù chỉ là những bất thường nhỏ trên bề mặt sản phẩm cần kiểmtra cũng có thể gây ra những sai số rất lớn trong sự biến dạng

Độ đồng đều của mẫu đo: sự đa dạng về cấu trúc là vấn đề thường gặp Đầu tiên ta phải xácđịnh mức độ đa dạng của sản phẩm, sau đó chú ý tới sự phân bố cấu trúc của một mẫu thựcphẩm cụ thể Thông thường những mẫu không đồng nhất sẽ cho kết quả ít tương quan hơn sovới cảm quan

Nhiệt độ: Độ lớn của cấu trúc đo giảm khi nhiệt độ tăng

Kích thước và hình dạng của đầu đâm xuyên

Số lần đâm xuyên sử dụng

Tốc độ đâm xuyên: Đối với mẫu thực phẩm có tính nhớt hay dẻo thì vận tốc đo gây ảnhhưởng đáng kể Trong khi đó, mẫu có tính đàn hồi hay gần như đàn hồi thì vận tốc đo ít ảnhhưởng

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

Tốc độ thu nhận dữ liệu từ máy phân tích: Ta cần một khoảng thời gian để ghi nhận kết quả

dữ liệu về lực sinh ra

VII Cơ sở lý thuyết.

Giới thiệu về phương pháp đâm xuyên

 Phương pháp đâm xuyên là phương pháp đo độ cứng đơn giản và được sử dụng phổ biến

 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 (quảcân) và sự đo lường lực Thiết bị được biết đến nhiều là Bloom Gelomete

VIII Tiến hành thí nghiệm:

1 Chuẩn bị:

- Mẫu thực phẩm: Chuối già

- Chuẩn bị 3 đầu dò với các đường kính khác nhau khác nhau lần lượt là: 3.14mm, 4.94mm,6.8 mm.

- Lưu ý:

+ Bề mặt (diện tích tiếp xúc) của mẫu lớn hơn nhiều lần so với đầu dò

+ Khi tiến hành nén không được làm phá vỡ cấu trúc của mẫu chuối

2 Thiết bị đo:

Thiết bị đo của phương pháp đâm xuyên gồm có đầu dò là que kim loại hình trụ dài, đườngkính 5.2mm, được gắn với trục của máy, trục có thể chuyển động tịnh tiến lên xuống theo sựđiều khiển Khi que đo chạm vào bề mặt mẫu, bộ phận phân tích cấu trúc nhận được thông tinliên quan tới đặc điểm cấu trúc của mẫu

3 Cách tiến hành:

Các thao tác trong khi thực hiện thí nghiệm:

- Khởi động phần mêmm Blue Hill

- Vệ sinh đĩa và đầu dò sạch sẻ để tránh sai số

- Lắp đĩa và đầu dò vào vị trí trên thiết bị đo

- Đặt mẫu vào đĩa sao cho đầu dò hướng thẳng vào giữa mẫu

- Cài đặt các thông số cần thiết để thực hiện quá trình nén

- Chỉnh đầu dò: dùng nút chỉnh thô để đưa đầu dò xuống gần mẫu, khi đầu dò gần tiếp xúc vớimẫu thì dùng nút chỉnh tinh (Jine) để chỉnh sao cho khi đầu dò vừa tiếp xúc với mẫu thìdừng

- Vào phần Test, tiến hành điền các thông số cần thiết, cân bằng lực và bấm nút “Start” để tiếnhành đo

1.1.1.1 Lưu ý các thông số cần cài đặt cho phương pháp đâm xuyên:

- Vận tốc (Rate): từ 1 – 10 m/s, thông thường là 5m/s

- Chiều sâu đâm xuyên ≥ h: 2.5cm

IX Kết quả thực nghiệm và nhận xét:

1 Vỏ chuối:

1.1 Đầu dò 3.14mm:

0 5 10

1.2 Đầu dò 4.94mm

-10

0 10 20

Độ sâu tại vịtrí lực lớnnhất (mm)

Đầu dò4.94mm

Đầu dò6.80mm

Từ bảng số liệu trên, cho thấy:

Các đầu dò và vị trí đặt đầu dò khác nhau sẽ cho ra lực, ứng suất, công khác nhau Đầu dò cótiết diện càng lớn (6.8mm) thì lực lớn nhất cần thiết để đâm xuyên qua càng lớn (27.8 N) vàđầu dò có tiết diện càng nhỏ (3.14mm) thì lực lớn nhất cần thiết để đâm xuyên qua càng nhỏ(13.26 N)

Đối với ứng suất thì phụ thuộc vào lực tác động và diện tích bề mặt tác động Không nhữngvậy, ứng suất còn tùy thuộc vào cấu trúc tại vị trí tiếp xúc mẫu

Trong đó:

: Ứng suất (N/m2, Pa)F: Lực tác động (N)A: Diện tích bề mặt tiếp xúc (m2)

Ứng suất lớn nhất của vỏ chuối qua ba đầu dò 3.14mm,4.94mm, 6.8mm giảm dần lần lượt là1.71 Pa, 0.93 Pa, 0.77 Pa Điều đó cho thấy, nội lực phát sinh của vỏ chuối đối với đầu dò3,14mm là lớn nhất và nội lớn phát sinh của vỏ chuối đối với đầu dò 6.8mm là nhỏ nhất.

Thời gian(s)

Mẫu Lực lớn nhất(N) Ứng suất lớnnhất (Pa) Độ sâu tại vịtrí lực lớn

nhất (mm)

Thời gian(s)

2.4 Nhận xét:

Từ thực nghiệm, ta được bảng kết quả như sau:

Đầu dò3.14mm

Đầu dò4.94mm

Đầu dò6.80mm

Như vậy, tương tự như mẫu vỏ chuối:

Đầu dò có tiết diện tiếp xúc càng lớn thì lực cần thiết đâm xuyên càng lớn và ngược lại:

XI Trả lời câu hỏi

1 Phương pháp đâm xuyên có thể dùng để xác định các chỉ tiêu chất lượng nào của thực phẩm?

2 Các thông số thu được cho biết tính chất gì của thực phẩm?

Cho biết độ cứng của vỏ chuối và thịt chuối Từ đó, nhận xét và so sánh độ cứng của hai mẫuthí nghiệm

3 Những diễn giải sai nào có thể có từ số liệu thu được?

Những diễn giải sai có thể có từ số liệu thu được:

- Độ sâu đâm xuyên tại vị trí có lực lớn nhất sẽ bị nhầm lẫn với độ sâu đầu dò đâmxuyên mà người thực hiện đã cài đặt thông số sẵn

- Trình tự mẫu khi thực hiện sẽ bị nhầm lẫn  Kết quả thảo luận không chính xác

4 Sai số có thể có từ quá trình cài đặt thông số đo? Cách khắc phục?

Sai số có thể có từ quá trình cài đặt thông số đo:

- Bán kính của đầu dò

- Độ sâu đâm xuyên

Cách khắc phục:

- Sử dụng thước cặp để đo, thành thạo kỹ năng đọc kết quả

- Sử dụng một mẫu cố định và tránh đâm xuyên qua vị trí đã đâm

5 Chỉ ra số liệu nào là quan trọng? Số liệu nào là thứ cấp?

- Nhiệt độ môi trường thử nghiệm

- Chiều cao đầu dò đâm xuyên

Bài 3: PHƯƠNG PHÁP KÉO ĐỨT

I Giới thiệu thí nghiệm:

6 Mục đích thí nghiệm:

Phương pháp kéo đứt sử dụng thiết bị đo lưu biến thực phẩm để xác định các thông số củathực phẩm như độ vững chắc, độ dai của sản phẩm dạng sợi, màng như: bánh canh, bún,phở… Lực tác động cần đo là lực kéo của đầu dò lên sản phẩm 1 lần trên cùng một diện tích

bề mặt và độ dài cho đến khi mẫu bị đứt

Từ bài thí nghiệm, ta có thể so sánh sự khác biệt về độ dai, độ vững chắc của sản phẩm dạngsợi ở hai tốc độ kéo đứt khác nhau Từ đó, suy ra được thành phần thực phẩm, giá trị dinhdưỡng mà sợi thực phẩm mang lại dưới góc độ khoa học và tổng quát ( sợi bún càng dai thìlượng phụ gia cho vào nhiều hơn)

7 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm:

- Bản chất của thực phẩm: mẫu thực phẩm càng dai thì lực kéo càng lớn thời gian kéo càng dài

- Vận tốc kéo đứt: vận tốc càng nhanh thì thời gian kéo nhanh, mẫu sợi thực phẩm càng nhanh đứt

- Độ tươi của mẫu thực phẩm: mẫu sợi thực phẩm càng để lâu ngày thì sẽ càng nhanh đứt gãy

vì cấu trúc màng bị gãy đứt làm sợi bún bị vỡ nát

- Thời gian thực hiện thí nghiệm: thời gian thực hiện thí nghiệm càng lâu, mẫu thực phẩm tiếp xúc với môi trường lâu sẽ làm cho bề mặt thực phẩm bị khô lại và gây sai số khi đo

- Mẫu khi đo phải cùng kích thước đường kính với nhau, từ đó có thể so sánh được vận tốc kéođứt Nếu khác kích thước thì sự chênh lệch về vận tốc kéo cũng như thời gian đứt sẽ khác nhau gây nên sai số

XII Cơ sở lý thuyết về phương pháp đo:

- Phương pháp kéo đứt là một phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm trong đó sử dụng một thiết bị để tác dụng lực kéo, kéo dãn mẫu cho đến khi mẫu đứt làm hai Một đồ thị biểu diễn đường cong của lực cùng độ thay đổi chiểu dài của mẫu giúp chúng ta xác định được độ căng đứt của mẫu

- Cơ sở của phép đo:

+ Độ bền của nguyên vật liệu là đặc điểm cần quan tâm nhất Độ bền có thể được đo dưới các điều kiện kéo căng vừa đủ để chất dẻo biến dạng hoặc kéo dãn chất dẻo đến mức tối đa nó có thể chịu được Phương pháp đo độ bền này được dùng để có các cảnh báo thích hợp (trong các biễu mẫu của các yếu tố an toàn) cho các thiết kế kĩ thuật

+ Một điểm đáng chú ý nữa là độ dẻo của nguyên vật liệu, nó là số đo đến bao nhiêu thì nguyênvật liệu đó bị biến dạng trước khi bị đứt gãy Ít khi độ dẻo hợp nhất ngay trong các thiết kế, chính xác hơn, nó là một đặc điểm kĩ thuật để đánh giá chất lượng và độ bền dai

XIII Tiến hành thí nghiệm:

1 Chuẩn bị mẫu:

- Mẫu thực phẩm: bún được mua ở chợ Gò Vấp, đường kính của sợi bún là 1mm

- Lưu ý:

+ Mẫu bún thường được chia ra nhiều sợi riêng biệt khác nhau để dễ dàng hơn cho việc đo

+ Mẫu phải được bảo quản đúng cách, không để bún tiếp xúc với môi trường không khí quá lâu

sẽ làm cho bề mặt của sợi bún bị khô gây sai số khi đo

+ Sợi bún khi đo phải nguyên vẹn về cấu trúc không bị gãy vỡ

+ Các mẫu khi đo phải đồng nhất về kích thước

- Lắp 2 đầu vít kẹp vào thiết bị và khởi động phần mềm

- Cài đặt các thông số cho bài test

- Kẹp mẫu vào giữa 2 kẹp, chỉnh kẹp trên đi lên cho đến khi mẫu dãn vừa đủ thì dừng

- Cân bằng lực và tiến hành đo.

- Ghi nhận kết quả

3.2 Các thông số cài đặt cho máy:

- Hình dạng mẫu: hình trụ (Circular), đường kính mẫu 1mm, chiều dài là 10cm

- Vận tốc đầu dò: 5mm/s, 3mm/s

- Chiều dài mẫu ban đầu: 25cm

3.3 Các thao tác thực hiện:

- Khởi động phần mềm Blue Hill

- Vệ sinh hai đầu vít kẹp để tránh sai số

- Lắp hai vít kẹp vào vị trí trên thiết bị đo

- Gắn mẫu lên 2 vít kẹp đã lắp sẵn trên thiết bị, điều chỉnh vít kẹp để mẫu căng vừa đủ, khi kẹpmẫu phải giữ khoảng cách vừa phải tránh việc ép mẫu quá mạnh sẽ làm cho mẫu bị đứt

- Cài đặt các thông số cần thiết để thực hiện quá trình nén Sau đó lưu lại các thông số đã cài đặt

- Sau đó trở lại Home  Test Đặt tên mẫu, cân bằng lực và cho máy chạy bằng nút Start để tiến hành đo

XIV Kết quả thực nghiệm và nhận xét: