VẬT lý THỰC PHẨM CHƯƠNG 2 - các tính chất lưu biến của thực phẩm

chương 2: các tính chất lưu biến của thực phẩm

1 CHƯƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) -Lưu biến học là một khoa hoc nghiên cứu sư chảy va sư biến dạng của vật liệu dưới tác dụng của ứng suất. - Các nghiên cứu vê lưu biến cung cấp các thông tin liên quan đến tính chất đàn hồi va đô nhớt của chất lỏng - Vật liệu thực phẩm là các chất không hoàn toàn lỏng hoặc rắn do đo thê hiện tính nhớt đàn hồi, nghĩa là tính chất trung gian của thê lỏng va thê rắn - Lưu biến học vê vật liệu thực phẩm có thê được mô ta theo thuật ngư biến dạng đàn hồi, lưu động nhớt hay lưu động dẻo - Các tính chất lưu biến được chuyển sang ngôn ngư thông thường như: vững chắc (firmness), cứng (hardness), khô cứng (crispiness), giòn, dê gãy vơ (brittleness), có thê kéo dài (extensibility)… CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) Việc nghiên cứu những động thái lưu biến được ứng dụng trong nhiều ngành công nghê khác nhau: - Kiểm tra chất lượng sản phẩm : tính giòn, đàn hồi, dẻo, độ liên kết,… - Nghiên cứu mối quan hê giữa vi cấu trúc va động thái lưu biến nhằm phát hiện ra các sản phẩm mới - Các tính chất lưu biến tham gia vào các chu trình toán rất cần thiết trong tính toán ky thuật (các quá trình truyền nhiệt va động lượng), tùy theo sơ thích của người tiêu dùng có thê tạo nên sản phẩm đáp ứng nhu cầu của họ. - Am hiểu vê tính chất lưu biến sẽ giúp chúng ta thiết kê được những máy móc, thiết bị chính xác va tiết kiệm năng lượng… - Tính chất cấu trúc liên quan đến các tính chất cảm quan của thực phẩm 2 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG (Stress and Deformation) Ứng suất (Stress) là lực tác dụng (theo phương bất ky) trên một đơn vị diện tích. A σ= F/A F σp σt Stress = F/A [Pa, N/m2] Phân loại ứng suất 3 • Ứng suất pháp (nén hay kéo): lực tác dụng theo phương vuông góc với bê mặt ⇒ bê dài hay thê tích của vật thay đổi • Ứng suất trượt (hay ứng suất tiếp): lực tác dụng theo phương song song (tiếp xúc) với bê mặt ⇒ lớp bê mặt dịch chuyển so với lớp phía dưới Ứng suất tác dụng lên vật thê sẽ gây nên biến dạng: - Biến dạng dài + Đô biến dạng Cauchy + Đô biến dạng Hencky 4 - Biến dạng góc khi γ nho thi • Cơ học cô điển phân biệt ro chất lỏng va chất rắn, mỗi trạng thái được mô ta bởi những phương trình khác nhau. Chất rắn được mô ta bởi định luật Hooke, chất lỏng được mô ta bởi định luật Newton. • Tuy nhiên có rất nhiều trạng thái vật chất nằm giữa 2 chất này, đặc biệt là thực phẩm va các vật thê sinh học Chất rắn Định luật Hooke Chất lỏng Định luật Newton Chất trung gian Chất rắn đàn hồi (Elastic Solids) • Chất rắn đàn hồi được mô ta bởi định luật Hookean: Dưới tác dụng của ứng suất kéo hoặc ứng suất nén σ σσ σ = E* ε εε ε c E: modun đàn hồi của chất rắn (Young ’ s or elasticity module ) (độ cứng) 5 • Dưới tác dụng của ứng suất trượt σ ij = G*γ γ : shear strain G: modun trượt • Dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh P = K* ε εε ε υ υυ υ K: modun khối ε υ =∆V/V Ví dụ bài tập Mô đun đàn hồi của táo là 0,6.10 7 Pa 6 7 Bai tập 1 miếng phô mai hình khối chư nhật có kích thước dài x rộng x cao = L x W x H= 0.5 x 0.4 x 0.3 inch. Dùng 1 vật có khối lượng 0.1 lb nén lên miếng phô mai này. Sau khi nén, miếng phô mai có chiều dài là 0.043 ft. Xác đònh độ cứng (modun dan hoi), chiều rộng, chiều cao của phô mai sau nén. Biết tỉ số Poisson của phô mai là 0.25. 1 inch = 2,54 cm, 1 lb = 0,453 kg, 1 ft = 0,3048 m ĐS : E = Pa, W = mm, H = mm 8 Độ biến dạng của thực phẩm theo chiều dài, chiều rộng hoặc đường kính = Độ biến dạng của thực phẩm theo chiều cao x Tỉ số Poisson của thực phẩm đó • Chất rắn đàn hồi là chất bị biến dạng dưới tác dụng của ứng suất hoặc lực. Khi lực khơng còn nó tư khơi phục lại hình dạng ban đầu (Elastic) • Vật sau khi ngừng tác dụng lực khơng khơi phục hình dạng ban đầu gọi là chất dẻo (Plastic) • Chất trung gian là chất có tính chất nằm giữa E va P gọi là Elastoplastic. Có nghĩa là khi ứng suất tác dụng nho nó có thê khơi phục lại hình dạng ban đầu, khi ứng suất lớn hơn một gia trị nào đo nó bị biến dạng vĩnh viễn. 9 Độ nhớt - Viscosity • Độ nhớt là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra giữa các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau. • Độ nhớt có liên quan đến khả năng thực hiện các quá trình bơm, vận chuyển chất lỏng trong các hệ đường ống, khả năng thực hiện các quá trình phun, bay hơi. Đo đô nhớt • Độ nhớt được đo bằng cách ghi lại thời gian cần thiết để một lượng chất lỏng nhất định chảy qua một ống mao quản có kích thước nhất định ở một nhiệt độ nhất định. • Đơn vị đo đô nhớt: Poise (g/cm.s), Pa.s (kg/m.s), St (stock) Độ nhớt biểu kiến, độ nhớt động lực học hay độ nhớt -Độ nhớt là hàm của tốc độ trượt -Độ nhớt của chất lỏng Newton được xác định trên một điểm của đường thẳng -Độ nhớt biểu kiến của chất lỏng phi Newton (H- B, B-P) được xác định theo hình dạng của đường cong -Độ nhớt của chất lỏng Newton không thể xác định từ một điểm duy nhất trên đường cong 10 Độ nhớt - Viscosity Tại sao phải đo độ nhớt -Chất lượng, giá trị cảm quan và mong muốn của người sử dụng thực phẩm - sự biến đổi màu sắc, khối lượng riêng, thành phần dinh dưỡng, nồng độ và pH - những kiến thức về độ nhớt mang lại những thông số cho quá trình chế biến thực phẩm Chất lỏng Newton Có 2 tấm phẳng, ở giữa là chất lỏng, tấm ở dưới cô định. Khi ta tác dụng 1 lực lên tấm ở trên, nó sẽ trượt đi kéo theo lớp chất lỏng chạy theo. Tốc đô trượt giảm dần tư trên xuống dưới hình thành một giản đô véc tơ. Chất lỏng Newton dt dx v p = • ==         =       = γ γ dt d dy dx dt d dt dx dy d dy dv • ∗= γµσ 0= ∂ ∂ • γ µ . trúc thực phẩm • Tìm hiểu các khái niệm, định nghĩa về cấu trúc thực phẩm, các từ ngữ mô tả đến cấu trúc thực phẩm. • Các phương pháp phân tích cấu trúc thực. (m/s) Và Đsố : u = 2, 2 mm/s . 21 . )( γ σ µ == yf PHÂN TÍCH CẤU TRÚC THỰC PHẨM Tham khảo : NGUYEN BA THANH Email: thanhngba@foodtech.edu.vn 20 Mục đích • Tầm