CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products)

CHƯƠNG CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) Lưu biến Vật chất chuyển động • Lưu biến học nghiên cứu biến dạng dịng chảy Sự thay đổi hình dạng ứng dụng Kiểm tra chất lượng sản phẩm : tính giịn, đàn hồi, dẻo, độ liên kết,… phát hiện các sản phẩm mới tính toán kỹ thuật (các quá trình truyền nhiệt và động lượng), thiết kế được máy móc, thiết bị xác và tiết kiệm lượng tính chất cảm quan Ứng suất biến dạng Trả lời câu hỏi (nhóm 2SV, phút/1 câu hỏi) Khi miếng thịt heo bị tác động lực (ngón tay người mua hàng) biến dạng nào? Tại miếng thịt heo phục hồi lại trạng thái ban đầu nó? Sự phục hồi chất lượng thịt heo Nếu bạn kéo dài sợi bún biến dạng đường kính chiều dài nào? Sự thay đổi chiều dài nói lên điều cấu trúc bún Độ biến dạng dài biến dạng góc xác định nào? ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG (Stress and Deformation) Ứng suất (Stress) lực tác dụng (theo phương bất kỳ) đơn vị diện tích p = F/A F Stress = F/A [Pa, N/m2] t A Phân loại ứng suất • Ứng suất pháp tuyến (nén hay kéo): lực tác dụng theo phương vng góc với bề mặt  bề dài hay thể tích vật thay đổi • Ứng suất trượt (hay ứng suất tiếp): lực tác dụng theo phương song song (tiếp xúc) với bề mặt  lớp bề mặt dịch chuyển so với lớp phía dưới Biến dạng - Biến dạng dài + Độ biến dạng Cauchy + Độ biến dạng Hencky - Biến dạng góc  nhỏ Định luật Hookean - Chất rắn đàn hồi (Elastic Solids) Dưới tác dụng ứng suất kéo hoặc ứng suất nén  = E* c E: modun đàn hồi chất rắn (Young’s or elasticity module ) (độ cứng) Hydroxyethyl-cellulose Pseudoplastic (chất giả dẻo) có đặc điểm Hợp chất có khối lượng phân tử lớn hay hạt dài Giữa phân tử có tương tác mạnh với tạo nên kết hợp liên kết thứ cấp Trong phân tử có trục dài phân tử khơng đối xứng định hướng theo dịng chảy làm cho độ nhớt giảm Hình dạng kích thước hạt khơng đồng cho phép chúng chồng chất lên Các phân tử mềm dẻo, làm thay đổi hình dạng chúng, dãn hoặc thu lại tùy theo lực kéo Bài tập Khi đo độ nhớt chất lỏng có phương trình sau :  = 5000.1,25 ; (Pa) • chất lỏng nào, giải thích ? • tính độ nhớt thực chất lỏng thời điểm đo vận tốc chảy ống 0,012 m/s ống có đường kính mm Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế -Nhớt kế chữ U điền đầy chất lỏng ống mao dẫn bầu chứa Nhớt kế đặt thẳng đứng thiết bị ổn nhiệt 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế -quá trình đo độ nhớt thực việc xác định thời gian chảy chất lỏng qua ống mao dẫn Khi chất lỏng chảy đến vị trí bầu chứa thời điểm tính thời gian chảy, chất lỏng chuyển động đến vạch dưới bầu chứa thời điểm kết thúc tính thời gian 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế -Từ thời gian chảy từ điểm đến 2, tính toán giá trị độ nhớt thông số vật lý khác khối lượng phân tử chất đo 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế Chất lỏng Newton Chất lỏng chảy ống mao quản có vận tốc v lưu lượng Q, với vận tốc v, sinh tốc độ trượt y’, -Dưới tác dụng lực làm cho chất lỏng chảy (lực sinh từ áp suất thủy tĩnh) F -Lực tính F = P.A P : áp suất (N/m²) F : lực tác dụng làm cho chất lỏng chảy (N) A : diện tích bề mặt (trịn), Mà A = R², m² 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế -Khi chất lỏng chảy sinh ứng suất trượt xung quanh ống mao quản thay đổi dọc theo đường ống mao quản Lực tình :  2R L Như áp suất sinh ứng suất, ta có cân P.R =  2R.L = P.R 2L 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế Theo định nghĩa độ nhớt Q  = R P.R Mà Q = v.R², nên ta có Kết hợp với = v  = R 2L P.R P.R L = = Q Q.2 L R ³ Ta có : 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế Mà Q = V/t; V :thể tích dịch lỏng (ml) t thời gian chảy chất lỏng qua ống mao quản (s) - Sự mát áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng giảm P = .g.h Ta có : Suy : = gh.R V L  gh.R = t  V L t 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế Đặt  = / : độ nhớt động học Và gh.R = Đặt V L gh.R k= V L t Do  = k t Khi muốn xác định độ nhớt động học chỉ cần xác định thời gian chảy chất lỏng Newton, k = const với thơng số cho Bài tập Một nhớt kế dạng ống có cơng thức tính độ nhớt theo cơng thức sau  = (.R4g/8V)..t (V : thể tích chất lỏng, R : bán kính ống,  : độ nhớt chất lỏng,  : khối lượng riêng chất lỏng) Coi  = K .t, K : số nhớt kế Người đo độ nhớt dịch đường 20 cP (1 cP = mPa.s = 10-3 Pa.s) 20°C nhiệt độ đo thời gian chảy chất lỏng qua ống 4phút 55 giây Tính số K nhớt kế biết chất tan có chất Cacbonhydrate có nồng độ 0,5% thể tích bầu chứa 10 ml a tính lưu lượng chất lỏng (Q) b tính bán kính R ống mao (g = 9,81 m/s²) c tính vận tốc v chất lỏng (m/s) d tính Re q trình chảy 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế - nhớt kế đĩa quay : Nhớt kế trụ đồng tâm : trục quay với tốc độ không đổi cốc cố định, thiết bị đo mômen đạt để trì vận góc trục quay khơng đổi đối kháng momen đến từ ứng suất trượt tạo nên trục chất lỏng 3.3 Kiểm tra độ nhớt thực phẩm nhớt kế Momen tính (M = F.d) M = 2r h r  =  r² h  Với chất lỏng Newton độ nhớt tính : Trong : M : momen đo  : vận tốc góc quay trụ : độ nhớt chất lỏng H : chiều cao trụ quay Rb : bán kính trụ quay Rc: bán kính cốc chứa Máy đo độ nhớt tầm thấp từ 15cp đến 20 000 P • Cách hoạt động Kiểm tra cần máy : nút đỉnh có bọt bóng nằm vị trí tâm Chuyển sang chế độ speed hoặc spindre, cách gạt cần gạt bảng điều khiển Khi chọn tốc độ đặt Speed, xoay nút chỉnh tốc độ, sơ tốc độ từ 0-100 sẽ hình Các loại cánh khuấy S61, S62, S63 S64 tích giảm dần Chọn tốc độ mã hiệu cánh khuấy ứng với tốc độ cánh khuấy khác có giới hạn đo khác nhau, bạn bấm vào nút Autorange máy sẽ giới hạn thang đo Sau gạt cần để chạy máy Máy đo độ nhớt tầm thấp từ 15cp đến 20 000 P Dùng cốc chứa dịch cần đo hiệu chỉnh nhiệt độ cố định cho vào khung cánh khuấy cho nước ngập đến vạch cánh khuấy Lắp cánh khuấy: ren vặn ngược, tay giữ cánh khuấy, tay giữ trục, đẩy trục lên để chống quay trục, xoay ngược chiều kim đồng hồ để cánh khuấy vào trục quay Lưu ý đưa cánh khuấy vào cốc cho bề mặt cánh khuấy tiếp xúc với chất lỏng cách nghiêng cánh khuấy, nhúng chìm vào chất lỏng, hạn chế việc tạo bọt bám thành cánh khuấy Bấm Motor on để chạy máy Ghi nhận kết giá trị độ nhớt không đổi (cP) Kết = giá trị đo ± sai số (1%giá trị + 1% giới hạn thang đo) .. .Lưu biến Vật chất chuyển động • Lưu biến học nghiên cứu biến dạng dịng chảy Sự thay đổi hình dạng ứng dụng Kiểm tra chất lượng sản phẩm : tính giịn, đàn hồi,... kết,… phát hiện các sản phẩm mới tính toán kỹ thuật (các quá trình truyền nhiệt và động lượng), thiết kế được máy móc, thiết bị xác và tiết kiệm lượng tính chất cảm quan... suất ngưỡng (là ứng suất nhỏ để dòng bắt đầu chảy) n: index of flow behavior (chỉ số động thái chảy), n thay đổi thì dáng điệu của đường cong thay đổi Mô tả động thái chảy dạng chất lỏng