Báo cáo thực hành vật lý thực phẩm: Phương pháp ép đùn, phương pháp Kramer, phương pháp TPA

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC-THỰC PHẨM - - BÁO CÁO THỰC HÀNH VẬT LÝ THỰC PHẨM BÀI: PHƯƠNG PHÁP ÉP ĐÙN PHƯƠNG PHÁP KRAMER PHƯƠNG PHÁP TPA GVHD: ThS Trương Hồng Duy Lớp: ĐHTP10A - Nhóm Nhóm: - Nguyễn Thị Thu Trang - Trần Vũ Trường - Dư Thị Kim Tuyền - Mai Thị Tuyến - Trần Ngọc Thảo Vi Tp.HCM tháng 10, năm 2016 PHƯƠNG PHÁP ÉP ĐÙN Mục đích thí nghiệm 1.1 Mục đích Xác định độ đơng đặc sản phẩm dạng gel, paste như: - Sữa chua - Kem - Mứt nhuyễn - Mousse 1.2 Lý chọn mẫu Cấu trúc yếu tố quan trọng định chất lượng sản phẩm Sữa chua phổ biến có giá trị dinh dưỡng cao Do yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày nâng cao Và yêu cầu quan trọng độ đặc sữa chua Sữa chua có thành phần casein, bột whey, ngồi cịn có chất ổn định để tránh tượng tách lớp, tạo độ sánh, độ đồng như: gelatin, caragenan,…Trong đó, hàm lượng casein sữa tăng sản phẩm đặc pectin, caragenan tham gia với vai trò tạo khung đỡ cho sữa chua, làm cho sữa chua đông đặc Cơ sở lý thuyết phép đo 2.1 Giới thiệu phương pháp ép đùn Là phép thử nén ép gồm lực tác dụng lên thực phẩm thực phẩm chảy qua khe thoát Thực phẩm bị nén cấu trúc bị gãy, hư hỏng đẩy khe thoát Chúng ta đo lực lớn cần thiết để đạt tới ép sử dụng làm số chất lượng cấu trúc thực phẩm Thực phẩm đặt cốc kim loại chắn khơng có nắp, pittong có đường kính nhỏ xilanh đẩy xuống hộp thực phẩm chảy qua khoảng trống pittong thành hộp 2.2 Cơ sở phép đo Phép đo đo lực lớn cần thiết để hồn thành q trình ép đùn Do sản phẩm có tính chảy q trình nén nên phép đo thích hợp cho loại chất lỏng nhớt, gel, chất béo, khơng thích hợp để đo sản phẩm bánh mì, bánh quy, ngũ cốc, kẹo 2.3 Ưu, nhược điểm phương pháp 2.3.1 Ưu điểm - Phương pháp đơn giản, dễ dàng tiến hành khảo sát, cho kết nhanh chóng với độ tin cậy cao - Kết hợp với máy tính để chạy file nên thay đổi thơng số theo ý muốn, xuất kết dễ dàng - Lực cần để ép ban đầu không phụ thuộc vào khối lượng mẫu - Vệ sinh dụng cụ sau lần sử dụng dụng cụ đơn giản 2.3.2 Nhược điểm - Chỉ đo thuộc tính lần thí nghiệm - Xylanh xuống phải vị trí phận chứa mẫu ép để bề rộng khe hở quanh chu vi cố định Cách thức tiến hành 3.1 Chuẩn bị mẫu - Số lượng: mẫu khác - Tên mẫu: sữa chua vinamilk, sữa chua TH True Milk - Trước tiến hành, đánh trộn sản phẩm tạo đồng tránh tạo đông đá 3.2 Vận hành - Mở máy vi tính liên kết với thiết bị INSTRON sau chạy chương trình BLUEHILL - Kiểm tra máy, chọn dụng cụ (đầu dò, hộp chứa mẫu) phù hợp với phương pháp đo - Cho sữa chua vào hộp đến mức yêu cầu vạch định trước - Lắp đầu dò hộp chứa mẫu vào thiết bị đo - Điều chỉnh đầu dò cho tiếp xúc với bề mặt mẫu - Điều chỉnh thông số để thiết lập chế độ khảo sát Kết kết luận 4.1 Kết thí nghiệm  Sữa chua TH True Milk Compressive load (N) TPA Food Testing 1.0 0.5 Specimen # 0.0 -0.5 Time (sec) Compressive load at Maximum Specimen label Comp load CYCLE LOADING (N) TH True Milk Energy at Maximum Load at Comp Maximum load CYCLE - Adhesivenes s A3) (J) LOADIN Comp load CYCLE - LOADING (N) G (J) Compressive Extension at strain at Maximum Maximum Comp Comp load load CYCLE CYCLE - 1- LOADING LOADING (mm/mm) (mm) 0.71 0.00974 -0.00549 -0.70839 2.00005 -20.00046 Mean 0.71 0.00974 -0.00549 -0.70839 2.00005 -20.00046 Media 0.71 0.00974 -0.00549 -0.70839 2.00005 -20.00046 n  Sữa chua Vinanilk TPA Food Testing Compressive load (N) 0.6 0.4 0.2 Specimen # 0.0 -0.2 -0.4 Time (sec) Compressive load at Specimen label Maximum Comp load CYCLE LOADING (N) Vinamilk Energy at Load at Maximum Maximum Comp load Adhesivenes Comp load CYCLE - s (A3) (J) CYCLE - LOADING LOADING (J) (N) Compressive strain at Maximum Comp load CYCLE LOADING Extension at Maximum Comp load CYCLE LOADING (mm) (mm/mm) 0.53 0.00603 -0.00281 -0.53297 2.00015 -20.0015 Mean 0.53 0.00603 -0.00281 -0.53297 2.00015 -20.0015 Median 0.53 0.00603 -0.00281 -0.53297 2.00015 -20.0015 4.2 Xử lý số liệu Ta sử dụng kết tra từ bảng số liệu xuất từ thiết bị đo, kết sau: Bảng Lực nén ép tác dụng lên mẫu (N) độ dính kết mẫu (J) TH True Milk Vinamilk Lực nén ép (N) 0.71 0.53 Độ dính kết (J) 0.00549 0.00281 0.8 0.7 Lực tác dụng (N) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 TH True Milk Vinamilk Hình Biểu đồ thể lực tác dụng lên mẫu sữa chua (N) 0.01 Độ dính kết (J) 0.01 0 0 TH True Milk Vinamilk Hình Biểu đồ thể độ dính kết mẫu sữa chua (J) 4.3 Nhận xét kết -Từ bảng xử lý số liệu bảng ta thấy: + Lực nén ép tác dụng lên mẫu sữa chua TH True Milk (0.71N) lớn lực nén ép tác dụng lên mẫu sữa chua Vinamilk (0.53N) + Độ kết dính mẫu sữa chua TH True Milk (0.00549J) lớn độ kết dính mẫu sữa chua Vinamilk (0.00281J) => Mẫu sữa chua TH True Milk có độ đặc độ kết dính cao mẫu sữa chua Vinamilk => Độ đặc sản phẩm cao khả kết dính cao tính dính kết giảm dần độ đặc giảm - Nhận xét đồ thị: Ban đầu đoạn đường biểu diễn nằm ngang mẫu sữa chua nén ép dần Sau đó, lực nén ép tăng lên làm cho sữa chua bị nén chặt nên đường biểu diễn lên, sữa chua bị nén ép, cấu trúc bị phá vỡ, bắt đầu tràn lên khe thoát trình kéo dài lực trở 0, lúc phần đường biểu diễn đồ thị bị âm sữa chua bám lên tác dụng lực Đo lực lớn cần thiết để đạt tới ép sử dụng làm số chất lượng mẫu sữa chua PHƯƠNG PHÁP TPA Mục đích thí nghiệm 1.1 Mục đích - Phương pháp TPA sử dụng đường cong lực, đường cong biến dạng để phân loại đặc tính cấu trúc then chốt mẫu thực phẩm - Phương pháp TPA cịn giúp ta tính tốn đặc tính cấu trúc thực phẩm, mà phương pháp ứng dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm, giúp nhà sản xuất cải tiến tạo sản phẩm phù hợp thị hiếu với người tiêu dùng - Các đặc tính cấu trúc thực phẩm: + Độ cứng (Hardness, N) + Độ giòn (Facturability, N) + Độ cố kết (Cohesivement) + Độ dính bề mặt (Adhesivement, J) + Độ dẻo (Gumminess, N) + Độ dai (Chewiness, J) + Độ phục hồi (Resilience, J) - Phương pháp dùng sản phẩm có độ đàn hồi như: đậu hủ, giị chả, bánh mì, kẹo dẻo, kẹo thạch… 1.2 Lý chọn mẫu - Mẫu đơn giản - Mẫu có độ dai cao - Giá thành khơng cao 2 Cơ sở lý thuyết phương pháp đo 2.1 Giới thiệu phương pháp TPA TPA (Texture profile analysis) phương pháp dùng công cụ để xác định cấu trúc thực phẩm lực nén học Đây phương pháp đánh giá nhiều thuộc tính cấu trúc thực phẩm lần thử, thiết bị kĩ thuật sử dụng đường cong lực, đường cong biến dạng để phân loại đặc tính cấu trúc then chốt mẫu, cầu nối với cảm quan Phương pháp dùng lực nén, mẫu tiến hành nén lần liên tiếp Việc thao tác lặp lại nhiều lần giúp ta tính tốn đặc tính cấu trúc Kết thu đường cong thể quan hệ lực thời gian Một vài thuộc tính cấu trúc độ cứng, độ cố kết, độ nhớt, độ đàn hồi đánh giá từ đường cong Đa chức năng, nhiều ứng dụng công nghiệp 2.2 Cơ sở phương pháp đo Sử dụng đầu dò nén lực nén với lần nén lên điểm sản phẩm từ xác định chu kỳ nén bao gồm lực nén chu kỳ nén, từ chu kỳ nén ta tính thuộc tính sản phẩm như: độ cứng, độ giịn, độ cố kết, dính bề mặt, độ phục hồi, gumminess, chewiness 2.3 Ưu, nhược điểm phương pháp đo 2.3.1 Ưu điểm - Thao tác dễ thực dùng hầu hết nơi - Tốn thời gian cho kết nhanh chóng - Hoạt động liên tục (không hạn chế số lượng mẫu kiểm tra) - Cho kết xác có độ tin cậy cao - Biểu diễn nhiều đặc tính cấu trúc mẫu lần đo - Kết hợp với thiết bị khác máy vi tính để thu biểu đồ thuận lợi cho việc phân tích kết 2.3.2 Nhược điểm Khó có đồng kết thu với thực tế đánh giá thực hội đồng đặc điểm chung phương pháp phân tích cơng cụ Cách thức tiến hành 3.1 Chuẩn bị mẫu - Tiến hành loại chả cá: chả cá viên chả cá basa - Mỗi loại lặp lại mẫu, thực nén lần mẫu - Đầu dò TPA * Yêu cầu mẫu: - Mẫu không bị phá vỡ cấu trúc tiến hành Test - Các mẫu phải đồng hình dạng kích thước Mẫu phải đặt vị trí điểm để đầu dị tác dụng lên mẫu có tương đồng vị trí Qua tiếp xúc đầu dò, ta thu biểu đồ xác định thông số đo lường thông số tính tốn cần xác định mẫu thực phẩm, thể qua đường cong lên xuống biểu thị lần nén ép Và đường cong gọi first bite second bite 3.2 Vận hành Điều chỉnh thơng số: Specimen:chọn hình dạng Rectangular => điều chỉnh Thickness, Width, Length Control: Test => Profiler Ram Ram Ram Ram Nén Lên Nén Lên End – point: cm End – point: cm End – point: cm End – point: cm Rate: mm/s Rate: mm/s Rate: mm/s Rate: mm/s Kết biện luận 4.1 Kết thí nghiệm  Chả cá viên TPA Food Testing Compressive load (N) 60 40 20 -20 Time (sec) Cohesion Specimen label Energy (Resilience) (A2/A1) (ratio) Chả cá viên Max Force 1st Cycle (F1) (N) Max Force 2nd Cycle (F2) (N) Cohesion Chewiness S*F2*A2/ Adhesivene A1 ss (A3) (J) (N*mm) Force Gumminess (Resilience) (F2*A2/A1) (F2/F1) (N) (ratio) 0.60338 48.79 43.37 116.2575 -0.00005 0.88903 26.16952 0.57663 54.8 47.82 108.3689 -0.00002 0.87265 27.57482 0.56158 50.94 44.6 107.6727 -0.00063 0.87551 25.04727 Mean 0.58053 51.51 45.26 110.7664 -0.00023 0.87906 26.26387 Standard Deviation 0.02117 3.04693 2.29762 4.76819 0.00034 0.00875 1.26642 Median 0.57663 50.94 44.6 108.3689 -0.00005 0.87551 26.16952 1 Chả cá viên 2 Chả cá viên 3  Chả cá basa TPA Food Testing 40 C om pressiveload(N ) 30 20 10 -10 Time (sec) Cohesion Specimen label Energy (Resilience) (A2/A1) (ratio) Chả cá basa Max Force 1st Cycle (F1) (N) Max Force 2nd Cycle (F2) (N) Cohesion Chewiness S*F2*A2/ Adhesivene A1 ss (A3) (J) (N*mm) Force Gumminess (Resilience) (F2*A2/A1) (F2/F1) (N) (ratio) 0.60155 30.48 26.86 83.65314 -0.00003 0.88143 16.16014 0.60037 27.66 24.41 75.85058 -0.00033 0.88246 14.65373 0.58269 27.84 24.59 71.13437 -0.00096 0.88342 14.32906 Mean 0.59487 28.66 25.29 76.87936 -0.00044 0.88244 15.04764 Standard Deviation 0.01056 1.5889 1.36837 6.32248 0.00047 0.00099 0.97703 Median 0.60037 27.84 24.59 75.85058 -0.00033 0.88246 14.65373 1 Chả cá basa 2 Chả cá basa 3 4.2 Xử lý kết Ta sử dụng kết tra từ bảng số liệu xuất từ thiết bị đo, kết sau: Bảng Độ cấu kết trung bình mẫu chả cá Chả cá viên Chả cá basa Độ cấu kết trung bình 0.58053 0.59487 Độ lệch chuẩn 0.02117 0.01056 0.6 0.6 0.59 0.59 0.58 0.58 0.57 Chả cá viên Chả cá basa Hình Biểu đồ thể độ cấu kết trung bình mẫu chả cá Bảng Độ nhai trung bình mẫu chả cá Chả cá viên Chả cá basa Độ nhai trung bình 110.7664 76.87936 Độ lệch chuẩn 4.76819 6.32248 120 100 80 60 40 20 Chả cá viên Chả cá basa Hình Biểu đồ thể độ nhai trung bìnhcủa mẫu chả cá Bảng Độ dai trung bình mẫu chả cá Chả cá viên Chả cá basa Độ dai trung bình 26.26387 15.04764 Độ lệch chuẩn 1.26642 0.97703 30 25 20 15 10 Chả cá viên Chả cá basa Hình Biểu đồ thể độ dai trung bình mẫu chả cá Bảng Độ cứng trung bình mẫu chả cá Chả cá viên Chả cá basa Độ cứng trung bình 51.51 28.66 Độ lệch chuẩn 3.04693 1.57889 60 50 40 30 20 10 Chả cá viên Chả cá basa Hình Biểu đồ thể độ cứng trung bình mẫu chả cá Bảng Độ đàn hồi trung bình mẫu chả cá Độ đàn hồi Độ lệch chuẩn 0.88 Chả cá viên Chả cá basa 0.87906 0.88244 0.00875 0.00099 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 Chả cá viên Chả cá basa Hình Biểu đồ thể độ đàn hồi mẫu chả cá 4.3 Nhận xét kết Từ kết xử lý số liệu ta thấy: + Độ cấu kết chả cá basa (0.59487) lớn độ cấu kết chả cá viên (0.58053) => Mức độ biến dạng mẫu chả cá chịu trước xảy nứt vỡ gần không khác biệt nhiều + Độ nhai chả cá viên (110.7664) lớn độ nhai chả basa (76.87936) => Tổng lượng cần thiết để nhai mẫu chả cá viên đến kích thước đủ nhỏ để nuốt lớn nhiều so với mẫu chả cá basa + Độ dai chả cá viên (26.26387) lớn độ dai chả cá basa (15.04764) => Năng lượng cần thiết để nghiền vụn mẫu chả cá viên đến kích thước đủ nhỏ để nuốt cao mẫu chả cá basa + Độ cứng chả cá viên (51.51) lớn độ cứng chả cá basa (28.66) => Lực cần thiết để làm biến dạng mẫu cá viên đến mức xác định lớn nhiều so với mẫu chả cá basa + Độ đàn hồi chả cá basa (0.88244) lớn độ đàn hồi chả cá viên (0.87906) => Mẫu chả cá basa đàn hồi tốt mẫu chả cá viên => mẫu có độ cấu kết tương đương Mẫu chả cá viên có độ dai vững mẫu chả cá basa Mẫu chả cá basa mềm đàn hồi mẫu chả cá viên => Cùng dòng sản phẩm chả cá nguyên liệu chế biến khác thuộc tính cấu trúc khác Và dựa vào mục đích sử dụng mà ta chọn sản phẩm có thuộc tính phù hợp với yêu cầu đề - Nhận xét đồ thị: Nhìn vào đồ thị ta thấy có đỉnh nhô lên cao Đỉnh thứ lực nén ép lớn lên viên chả cá lần 1, sau lực trở nên đường biểu diễn xuống tiếp tục nén ép lần nên đường biểu diễn lại lên Đỉnh thứ hai lực nén ép lớn lên viên chả cá lần PHƯƠNG PHÁP KRAMER Mục đích thí nghiệm 1.1 Mục đích - Xác định độ giịn, cứng sản phẩm dạng mảnh vụn (ví dụ snack) 1.2 Lý chọn mẫu - Snack sản phẩm quen thuộc với nhiều người, phổ biến có nhiều chủng loại khác - Giá thành vừa phải - Dễ thao tác - Đối với snack, độ giòn tiêu cảm quan quan trọng thu hút người tiêu dùng Trong thí nghiệm ta khảo sát mẫu khoai tây nhãn hiệu O’star có hương vị khác Cơ sở lý thuyết phương pháp đo 2.1 Giới thiệu phương pháp Kramer - Bộ thí nghiệm xé Kramer mơ hành vi nhai thức ăn cung cấp thông tin đặc tính nhai, độ giịn độ cứng Nó sử dụng cho sản phẩm từ thịt cá, trái có kích thước nhỏ rau củ ngũ cốc thực phẩm ăn vặt snack khoai tây chiên - Năm lưỡi cắt truyền động theo tốc độ không đổi vào mẫu thử, nén, cắt đẩy chúng qua khe Thí nghiệm thực với số lượng mẫu thử xác định Nhiều lưỡi dao tác động lên nhiều vị trí thời điểm, đó, độ chênh lệch cấu trúc bù trừ phương pháp 2.2 Cơ sở phương pháp đo - Khi thép phận đo lực nén Kramer chuyển động xuống vật mẫu để nén sản phẩm Quá trình phá hủy tiếp tục thực phẩm đùn thép xuống đáy phận Khi thép tiến gần đến vị trí mà mẫu chuẩn bị cắt Lực nén thời điểm khác (nén, đùn, biến dạng) cung cấp thêm thơng tin cấu trúc thực phẩm - Có lực sinh q trình thí nghiệm, là:  Lực đầu dò nén chắt, cắt ép mẫu  Khi đầu dò tiếp xúc mẫu, mẫu đồng thời chịu nén, sinh ứng suất tác động ngược lại đầu dị  sản phẩm có tính giịn 2.3 Ưu, nhược điểm phương pháp đo 2.3.1 Ưu điểm - Đơn giản, cho kết nhanh chóng - Chính xác, độ tin cậy cao - Có thể kết hợp với thiết bị máy vi tính để xử lý số liệu vẽ đồ thị 2.3.2 Nhược điểm - Thiết bị khơng có khả liên quan hay dự đốn tính chất cảm quan - Thiết bị khơng có khả đo lúc nhiều thuộc tính sản phẩm đánh giá cảm quan Cách thức tiến hành 3.1 Chuẩn bị mẫu - Việc chuẩn bị mẫu phải thực nhanh chóng chuẩn xác để tránh mẫu snack hút ẩm ảnh hưởng đến độ giòn sản phẩm anh hưởng đến kết thí nghiệm - Mẫu chuẩn bị khơng nhỏ mẫu nhỏ lọt trực tiếp qua khe hộp chứa mẫu - Mẫu để hộp chứa có độ cao h = cm - mẫu thí nghiệm: Snack O’star (dạng trịn, mảnh) vị kim chi vị muối 3.2 Vận hành - Chọn thiết bị cho phương pháp cắt Kramer gắn vào máy (gồm hộp chứa mẫu đầu dò gồm lưỡi cắt) - Mở chương trình BLUEHILL đặt c ác thông số:  Chiều sâu nén: cm  Vận tốc hệ dao: mm/s - Tiến hành đo thu thập số liệu mẫu khác nhau, mẫu thực lần - Chú ý: Đầu dò nên đặt vào bên hộp chứa mẫu tiến hành thí nghiệm Kết biện luận 4.1 Kết thí nghiệm Compressive load (N)  Snack vị kim chi Specimen to 400 300 200 100 -100 Specimen # Specimen Maximum label Load (N) stress at Maximum Comp load (Pa) Time (sec) Compressive Snack vị kim chi Snack vị kim chi Snack vị kim chi Mean Standard Deviation Extension at Time at Energy at Maximum Maximum Maximum Diameter Comp load Comp load Comp load (mm) (mm) (sec) (mJ) 350.94 407836.9 -17.55 3.5 427.99 33.1 307.63 357505.4 -14.63 2.9 394.48 33.1 386.37 449011.7 -13.98 2.8 491.63 33.1 348.31 404784.6 -15.38 3.1 438.03 33.1 39.44 45829.41 1.9 0.38 49.35  Snack vị muối Compressive load (N) Specimen to 600 400 Specimen # 200 -200 Compressive Specimen Maximum label Load (N) stress at Maximum Comp load (Pa) Snack vị muối Snack vị muối Snack vị Time (sec) muối Mean Standard Deviation Extension at Maximum Comp Time at Maximum load (mm) Comp at Maximum load (sec) Energy Comp Diameter load (mm) (mJ) 295.79 343749.2 -15.89 3.2 490.37 33.1 364.79 423929.9 -16.69 3.3 458.39 33.1 413.66 480728 -12.95 2.6 472.82 33.1 358.08 416135.7 -15.18 473.86 33.1 59.22 68821.24 1.97 0.39 16.02 4.2 Xử lý số liệu Ta sử dụng kết tra từ bảng số liệu xuất từ thiết bị đo, kết sau: Bảng Độ cứng trung bình mẫu Snack Snack vị kim chi Snack vị muối Độ cứng trung bình 348.31 358.08 Độ lệch chuẩn 39.44 59.22 Độc cứng 360 358 356 354 352 350 348 346 344 342 Snack vị kim chi Snack vị muối Hình Độ cứng mẫu Snack 4.3 Nhận xét kết Từ kết xử lý số liệu ta thấy: Độ cứng Snack vị muối (358.08) lớn độ cứng Snack vị kim chi (348.31) => Lực cần thiết để cắt đứt mẫu hoàn toàn mẫu Snack vị muối lớn lực cần thiết để cắt đứt mẫu hoàn toàn mẫu Snack vị kim chi => Cùng dòng sản phẩm Snack khoai tây, thành phần vị phụ gia khác nhau, cho sản phẩm có độ cứng khác Tùy vào nhu cầu, yêu thích người mà ta chọn sản phẩm có thuộc tính khác  ... làm cho sữa chua đông đặc Cơ sở lý thuyết phép đo 2.1 Giới thiệu phương pháp ép đùn Là phép thử nén ép gồm lực tác dụng lên thực phẩm thực phẩm chảy qua khe thoát Thực phẩm bị nén cấu trúc bị gãy,... 2.1 Giới thiệu phương pháp TPA TPA (Texture profile analysis) phương pháp dùng công cụ để xác định cấu trúc thực phẩm lực nén học Đây phương pháp đánh giá nhiều thuộc tính cấu trúc thực phẩm lần... bù trừ phương pháp 2.2 Cơ sở phương pháp đo - Khi thép phận đo lực nén Kramer chuyển động xuống vật mẫu để nén sản phẩm Quá trình phá hủy tiếp tục thực phẩm đùn thép xuống đáy phận Khi thép tiến