CHƯƠNG 8 TÍNH CHẤT ĐIỆN
Trong chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu một số tính chất điện của thực phẩm, như độ dẫn điện, trở kháng và điện dung và mối quan hệ giữa chúng.
8.1 SUẤT DẪN
- Tính chất của độ dẫn điện thể hiện khả năng dễ dàng mà dịng điện có thể được truyền qua vật liệu.
- Chất dẫn tích điện dương hoặc âm, hoặc có các phân tử hoặc đại phân tử tích điện, có khả năng truyền dòng điện.
- Để truyền dòng điện, cần phải có các “chất mang” điện tử cho các ion tích
điện có trong ngun liệu và các chất mang này thì lưu động.
- Nếu chúng ta đặt một điện thế trên mẫu thực phẩm, một dòng điện sẽ chạy qua mẫu (lúc này sẽ làm tăng nhiệt độ của mẫu).
- Độ mạnh của dòng điện phụ thuộc vào điện trở R (điện trở cản trở dòng
điện). Đối ứng của điện trở là độ dẫn G -> điện trở càng ít thì độ dẫn điện càng cao. Tồn tại một mối quan hệ tuyến tính giữa điện áp, dịng điện và điện trở trong một mạch điện được gọi là định luật Ohm.
- Các tính chất này là các thuộc tính của vật liệu (khơng phải mẫu). Do đó, chúng ta phải sử dụng điện trở suất riêng ρ và đối ứng của nó, độ dẫn điện riêng κ.
- Độ dẫn điện riêng κ chỉ phụ thuộc vào thành phần của vật liệu (pha trạng
thái, độ ẩm, thành phần hóa học, v.v.), chứ khơng phụ thuộc vào kích thước hoặc hình dạng mẫu.
- Trong một số trường hợp, vật liệu có cấu trúc dị hướng. Nghĩa là các tính chất điện của các vật liệu này sẽ phụ thuộc vào hướng hoặc sự định hướng trong khơng gian mà vật liệu mẫu thể hiện khi có mặt điện trường (điện thế).
8.1.1 Sự phụ thuộc nhiệt độ
- Độ nhớt của nhiều loại thực phẩm lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ và thường
sẽ giảm khi nhiệt độ tăng.
- Độ nhớt giảm -> khả năng di động của các chất mang ion tích điện tăng -> di chuyển tự do hơn.
- Trong trường hợp chất điện giải (chất dẫn điện) yếu, khi tăng nhiệt độ -> độ nhớt giảm -> tính di động tăng -> mức độ phân ly tăng.
- Đối với nhiều loại thực phẩm lỏng, sự phụ thuộc nhiệt độ của độ dẫn điện
có thể được xấp xỉ bằng hàm tuyến tính.
8.1.2 Thực phẩm rắn có nguồn gốc thực vật
- Hầu hết các loại trái cây và rau quả tươi có hàm lượng nước cao, nhưng độ dẫn điện rất kém do phần lớn nước bị giữ bất động, bị mắc kẹt trong các tế bào và các khoảng gian bào trong cấu trúc mô của các vật liệu thực vật này.
- Khi gia nhiệt, nghiền cơ học hoặc hoạt động của enzyme -> cấu trúc tế bào bị phá vỡ -> nước chứa các ion tích điện sẽ tự do chảy, hoạt động như chất mang di động cho các ion tích điện này -> độ dẫn điện tăng đáng kể.
- Các hoạt động chế biến như xay xát, ép, nghiền và trộn -> Tăng độ dẫn điện.
8.1.3 Thực phẩm rắn có nguồn gốc động vật
- Thịt tươi cũng có hàm lượng nước cao (khoảng 75% m/m) nhưng độ dẫn điện kém (giải thích tương tự trường hợp của thực phẩm có nguồn gốc thực vật).
- Khi một động vật sau khi chết, hoạt động của vi sinh vật và enzyme (tự phân hủy) sẽ phá vỡ cấu trúc mô tế bào -> tăng độ dẫn điện.
- Trong trường hợp của thịt, trên 60oC, mối quan hệ tuyến tính khơng cịn
do sự phân giải collagen. Cơ thịt có tính dẫn điện dị hướng. Mơ cơ thịt có một loại cấu trúc phiến/thớ, được tạo thành từ tất cả các lớp theo một hướng.