chương 3: phương pháp và thiết bị thường sử dụng để kiểm tra các thông số vật lý của thực phẩm
1 Chương 3: Phương pháp và thiết bị thường sử dụng để kiểm tra các thông số vật lý của thực phẩm 3.1. Kiểm tra cấu trúc của thực phẩm bằng kính hiển vi Khái niệm : Kính hiển vi là một thiết bị dùng để quan sát các vật thể có kích thước nhỏ bé mà mắt thường không thể quan sát được bằng cách tạo ra các hình ảnh phóng đại của vật thể đó Mục đích : quan sát cấu trúc của thực phẩm và các vật thể khác Mẫu mực tươi Mẫu mực sấy thăng hoa Mẫu mực sấy lạnh: 30°C-2m/s Mẫu mực sấy lạnh: 35°C-2m/s Mẫu mực sấy lạnh: 30°C-1m/s Mẫu mực sấy lạnh: 35°C-4m/s Sự biến đổi về cấu trúc tổ chức cơ thịt mực 2 3.1.2. Các loại kính hiển vi 3.1.2.1. Kính hiển vi quang học 2.2.1.1 Kính hin vi quang hc là một loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát hình ảnh các vật thể nhỏ được phóng đại nhờ một hệ thống các thấu kính thủy tinh. Cấu tạo và hoạt động Bao gồm các bộ phận •Nguồn sáng; •Hệ hội tụ và tạo chùm sáng song song; •Giá mẫu vật; •Vật kính (có thể là một thấu kính hoặc một hệ thấu kính) là bộ phận chính tạo nên sự phóng đại; •Hệ lật ảnh (lăng kính, thấu kính); •Thị kính là thấu kính tạo ảnh quan sát cuối cùng; •Hệ ghi ảnh. Cấu tạo và hoạt động 1. Thị kính: Có thể từ một đến 2 thấu kính thủy tinh cho phép tạo ra ảnh cuối cùng của vật qua hệ quang học. Độ phóng đại của thị kính khá nhỏ, thường chỉ dưới 10x, và được lắp đặt trong một ống trụ, cho phép thay đổi dễ dàng. 3 Cấu tạo và hoạt động 2. Giá điều chỉnh vật kính. 3. Vật kính: là thấu kính quan trọng nhất của các hệ tạo ảnh nhờ thấu kính, là một (hoặc có thể là hệ nhiều thấu kính) có tiêu cự ngắn, cho phép phóng đại vật với độ phóng đại lớn. Nhờ có giá điều chỉnh, các vật kính khác nhau có thể xoay để thay đổi trị số phóng đại. Cấu tạo và hoạt động 4, 5. Giá vi chỉnh, cho phép điều chỉnh độ cao của mẫu vật để lấy nét trong quá trình tạo ảnh. 6. Giá đặt mẫu vật 7. Hệ thống đèn, gương . tạo ánh sáng để chiếu sáng mẫu vật. 8. Hệ thống khẩu độ, và các thấu kính hội tụ để hội tụ và tạo ra chùm sáng song song chiếu qua mẫu vật. Cấu tạo và hoạt động 9. Vi chỉnh cho phép dịch chuyển mẫu vật theo chiều ngang để quan sát các phần khác nhau theo ý muốn. 4 Kính hiển vi quang học quét trường gần - là một kỹ thuật kỹ thuật hiển vi quang học cho phép quan sát cấu trúc bề mặt với độ phân giải rất cao, vượt qua giới hạn nhiễu xạ ánh sáng khả kiến ở các kính hiển vi quang học truyền thống. - chụp ảnh bề mặt với độ phân giải ngang cỡ 20 nm, phân giải đứng cỡ 2-5 nm Kính hiển vi quang học quét trường gần -Hình ảnh đầu một con kiến qua kính hiển vi điện tử quét Kính hiển vi điện tử -nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn -tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên film quang học, hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số. 5 3.2. Kiểm tra tính chất vật lý của thực phẩm bằng thiết bị đo lực (Instron) Nguyên lý : thực hiện quá trình nén, kéo chất rắn hoặc dẻo, kết quả thể hiện trong sơ đồ của ứng suất nén và biến dạng của vật Phương pháp phân tích bằng thiết bị : -Phương pháp thực nghiệm (empirical methods) : nén một lần, kéo một lần, cắt một lần, tính lực. -Phương pháp mô phỏng (imitative methods): nén hai lần, phân tích sơ đồ lực GI ỚI THIỆU MỘT SỐ DỤNG CỤ ĐIỂN HÌNH VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Bi Bi ế ế n n s s ố ố : : dạng đầu đo Lc đi xung Nén: Đầu đo (hình trụ hoặc tấm kim loại phẳng) đi xuống đến khi tiếp xúc với mẫu và tác động lên nó một lực Bánh ngọt F FF F t tt t Vết nứt đầu tiên DOWN STROKE UP STROKE Độ cứng Diện tích đầu đo bằng hoặc lớn hơn diện tích của mẫu 6 Lc đi xung Đâm thủng và xuyên qua: Đầu đo đi xuống đến khi tiếp xúc với bề mặt,khi xuyên qua vật, nó tạo ra cả lực nén và lực cắt Kiểm tra khối GELATIN Lực âm = độ nhớt (Tackiness) của mẫu gelatin F t Giá trị khối (Bloom) là lực tối đa đạt được tại thời điểm gây ra sự biến dạng Diện tích = tác động để đạt tới sự biến dạng Diện tích âm = sự dính kết (adhesion) của mẫu gelatin Bi Bi ế ế n n s s ố ố : : dạng đầu đo Lc đi xung Đâm thủng và xuyên qua: đầu đo hình côn đi xuống và tiếp xúc với bề mặt mẫu. Tác động của lực sẽ tăng khi diện tích tiếp xúc giữa đầu đo và mẫu tăng.(bơ, phomai) Bi Bi ế ế n n s s ố ố : : lo lo ạ ạ i i đ đ ầ ầ u u đo đo Độ đặc Độ cứng Đặc tính dính kết Đo phomai mềm F t L c đi xung Cắt (CUT) và xén (SHEAR): lưỡi dao hoặc thanh cắt đi xuống đến khi tiếp xúc, lực cắt mẫu tạo ra khi khoảng cách đầu đo tăng. Bi Bi ế ế n n s s ố ố : : Lo Lo ạ ạ i i đ đ ầ ầ u u dò dò Đo phomai Cheddar Độ cứng Đặc tính dính kết F t 7 L c đi xung Đầu đo hình cầu : dùng đầu đo tròn để nén. Đầu đo đi xuống đến khi tiếp xúc với bề mặt, tạo ra chủ yếu lực nén đến khi điểm đó bị cắt hoặc đến khi đợt kiểm tra kết thúc. Bi Bi ế ế n n s s ố ố : : lo lo ạ ạ i i đ đ ầ ầ u u đo đo F t Kiểm tra bề mặt pho mai Brie Độ cứng APPARENT MODULUS Diện tích thể hiện lực tác động, thể hiện độ đặc Bi Bi ế ế n n s s ố ố : : TEST ACCESSORIES L c đi xung Cắt bằng một thanh kim loại: thanh kim loai cố định hoạt động giống như hành động cắt lát (slicing or cutting) L ực cắt th ịt heo muối Reformed Diện tích thể hiện độ đặc của sản phẩm Độ cứng Modulus is generated from initial slope Th ịt và sản phẩm từ thịt C á T hực vật Phomai M ỹ phẩm L c đi xung Cắt (CUT) bằng thanh WARNER-BRATZLER : sử dụng một thanh được khoét một lỗ hình trụ ở giữa. Loại vết khoét này làm tăng diện tích tiếp xúc, kết quả kiểm tra sẽ ổn định hơn F t Vết gãy đầu tiên Ở các vết gãy tiếp theo, lực giảm dần. Diện tích thể hiện độ đặc của sản phẩm Cắt xúc xích bằng thanh Warner-Bratzler VARIABLE: VARIABLE: TEST ACCESSORIES 8 L c đi xung Cắt (CUT) bằng công cụ VOLODKEVICH : nguyên tắc hoạt động tương tự như hoạt động nghiền của răng cửa. Ở đây, người ta quan tâm chủ yếu đến đỉnh lực Ng ũ cốc Th ịt Trái cây và rau quả B ánh kẹo VARIABLE: VARIABLE: TEST phụ L ực cắt của mẫu cà rốt Diện tích thể hiện độ đặc của sản phẩm Độ cứng Điểm Bio-Yield L c đi xung Cắt kiểu KRAMER : Cấu trúc gồm có chính xác 10 tấm kim loại, chúng xuyên qua một cái hộp chứa thực phẩm, nén, cắt và đẩy thực phẩm ra ngoài •Nhi ều lưỡi cắt xếp song song đặc biệt thích hợp để đánh giá từ nhiều phần nhỏ của sản phẩm hay để đánh giá những sản phẩm có nhiều phần có tính chất khác nhau, nêu lên tính chất tiêu biểu của sản phẩm Ng ũ cốc cho bữa sáng B ột nhão G ạo, đậu đã chế biến Th ịt VARIABLE: VARIABLE: TEST ACCESSORIES L c đi xung BACK EXTRUSION : Kiểu Ép – Đùn hoạt động bằng cách tác dụng một lực lên thực phẩm đến khi thực phẩm chảy qua một lối thoát. Bị đẩy lên trên theo lối thoát X và Y trong minh hoạ dưới đây. • Lực tham gia cực kỳ phức tạp • Lực tối đa phụ thuộc vào lực nén và thời gian nén. X Y VARIABLE: VARIABLE: TEST ACCESSORIES 9 BACK EXTRUSION: Test này đặc biệt thích hợp với sản phẩm sệt, nhớt như : Gel m m v à sa chua Trái cây và rau c nghin M phm Nưc st và patê D u m Diện tích âm của đồ thị gây ra bởi khối lượng của mẫu trên đầu đo và bởi đặc tính dính kết (adhesive). VARIABLE: VARIABLE: TEST ACCESSORIES F Modulus (Gradient) t Độ cứng Độ đặc L ực dính kết Light Mayonnaise Standard Mayonnaise L c đi xung FORWARD EXTRUSION: Đo lực nén cần để “piston” tròn phẳng có thể đẩy sản phẩm chảy qua một cái lỗ có kích cỡ chuẩn ở bên dưới vật chứa. •Được sử dụng cho rất nhiều loại mẫu: - Gel và sản phẩm bán rắn - Bột nhão - Trái cây và rau củ nghiền - Kem và sản phẩm chăm sóc tóc VARIABLE: VARIABLE: TEST ACCESSORIES L c đi xung Uốn ba điểm : Test này đo đặc điểm gãy và cong của nhiều dạng vật chất khác nhau như: Chân đỡ có thể điều chỉnh Mẫu Đầu đo Biscuits Kẹo Ch ất dẻo M ỹ phẩm Th ực vật Polyme VARIABLE: VARIABLE: TEST ACCESSORIES F t Đặc tính của son môi Độ dốc ban đầu Độ cứng Lực giảm ngay khi vật bị gãy 10 VARIABLE: VARIABLE: TEST DIRECTION Lực hướng lên: Lực dính kết (Adhesion) được tính toán từ lực cần để kéo giãn mẫu đến khi mẫu vẫn còn tiếp xúc đủ với đầu đo. • H ướng đến cả hai đặc tính âm và dương • Bi ểu thị lực kéo giữa mẫu và một vật khác mà nó tiếp xúc • Định lượng cổ điển, để tính toán lực kéo của bề mặt phân giới của : Keo h ồ B ánh kẹo K ẹo gôm , b ột nhão và gel G ạo và mì sợi F t VARIABLE: VARIABLE: T TEST DIRECTION Thời gian mà phần mẫu vẫn dính với đầu đo Tác động cần để cắt đứt bề mặt chung giữa mẫu và đầu đo (Adhesiveness) Lực cần để cắt đứt bề mặt chung giữa mẫu và đầu đo (tackiness) ĐẶC TÍNH DÍNH KẾT CỦA SỮA CHUA L ỰC KÉO LÊN : D ùng lực căng, để tạo ra sự căng và kéo xảy ra bên trong bản thân vật VARIABLE: VARIABLE: TEST DIRECTION •Mẫu sẽ bị gãy tại khu vực có đường kính nhỏ nhất. •Hình học và tính cân đối của mẫu mang tính quyết định vị trí mỏng khi lực căng tăng lên Spaghetti M ì sợi D ây kim loại v.v. . 1 Chương 3: Phương pháp và thiết bị thường sử dụng để kiểm tra các thông số vật lý của thực phẩm 3. 1. Kiểm tra cấu trúc của thực phẩm bằng kính. lỏng cần đo tại nhiệt độ xác định. 3. 3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế 19 3. 3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế Chất lỏng Newton