Lớp: HC18TP - KTTP Trang 25
7.8 HÀM LƯỢNG CALO TRONG THỰC PHẨM 7.8.1 Yêu cầu calo trong cơ thể
Trong đó
EA năng lượng hấp thụ tính bằng J
EM năng lượng chuyển hóa tính bằng J
EN năng lượng khơng được chuyển hóa tính bằng J
EB năng lượng bài tiết với chất thải cơ thể tính bằng J Hoặc:
Trong trường hợp ăn ít chất xơ:
Năng lượng cần thiết E. gồm 70% chỉ để duy trì sự trao đổi chất cơ bản. Chỉ 30% là cần thiết để làm một việc gì đó trong thời gian ngắn hơn, tối thiểu 100kJ/kg/ngày.
7.8.2 Hàm lượng calo trong TP
Chúng ta có thể tính được giá trị năng lượng chứa trong bất kỳ sản phẩm thực phẩm nào, miễn là chúng ta biết thành phần thơ của nó về chất béo, protein và
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 26
Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS. Châu Trần Diễm Ái
carbohydrate. Điều này được thực hiện bằng cách nhân khối lượng của mỗi thành phần trong sản phẩm thực phẩm theo yếu tố Atwater tương ứng và cộng các phép nhân đó lại.
= ∑ ∙
Trong đó:
E là năng lượng đốt cháy sinh lý, đơn vị J;
ei là giá trị đốt cháy sinh lý của từng thành phần i, đơn vị J.g-
1; mi là khối lượng từng thành phần i, đơn vị g.
7.8.3 Đo hàm lượng calo
- Sử dụng nhiệt lượng kế đốt cháy: mẫu được đặt trong này và oxy hóa hồn tồn, nhiệt từ phản ứng làm tăng nhiệt độ, từ đó tính ra hàm lượng calo - Giá trị thu được từ nhiệt lượng kế > giá trị năng lượng cơ thể dùng.
7.9 PHÂN TÍCH NHIỆT
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 27
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 dịng điện.
- Để truyền dịng 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. -
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 28
Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS. Châu Trần Diễm Ái
- 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 không 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.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 29
- 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.
8.1.4 Dung dịch điện giải (điện ly, điện phân)
- Độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly thường được đặc trưng bởi độ dẫn
tương đương.
- Khi tăng nồng độ chất điện phân -> mức độ phân ly phân giảm. Đối với
chất điện giải mạnh, có mối quan hệ tuyến tính giữa độ dẫn điện tương đương và căn bậc hai của nồng độ. Điều này được gọi là định luật căn bậc hai Kohlrausch.
- Các chất điện giải yếu, chẳng hạn như axit axetic, khơng tuyến tính và
khơng tuân theo luật căn bậc hai Kohlrausch.
8.1.5 Phụ thuộc tần số
- Các ion phân ly di chuyển tự do trong dung dịch điện giải luôn được
bao quanh bởi các ion có điện tích trái dấu gần đó.
- Khi khơng có điện trường, mỗi ion tích điện dương kết hợp với các ion tích
điện âm xung quanh tạo thành một nhóm giống khối cầu trong dung dịch.
- Khi đặt trong điện trường, các ion tích điện trái dấu được kéo theo hướng
ngược nhau -> gây ra biến dạng.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 30
Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS. Châu Trần Diễm Ái
- Mỗi nhóm ion có một đám mây phân tử dung môi (chủ yếu là nước) bao
quanh.
- Hiệu ứng điện di (electrophoresis): Khi một ion di chuyển để phản ứng
với các lực được tạo ra bởi điện trường -> đám mây dung môi tác động thêm lực kéo bổ sung.
- Khi đặt dung dịch điện phân trong điện trường dao động (điện áp đảo
chiều định kỳ (khơng tĩnh)), nhóm ion hình cầu ban đầu thay đổi biến dạng theo sự đảo ngược định kỳ với tần số của điện trường ngoài. Lúc này, lực kéo giảm -> tần số và độ dẫn điện của dung dịch tăng -> hiệu ứng Debye– Falkenhagen.
8.1.6 Sự phụ thuộc nhiệt độ của độ dẫn tương đương
- Hai hiệu ứng electrophoretic và cataphoretic (2 thằng này là 2 loại của
điện di, trong đó electro là ion âm còn cata là ion dương nha) phụ thuộc
vào độ nhớt của dung dịch điện phân. Tăng nhiệt độ -> giảm độ nhớt -> lực kéo giảm -> giảm cả hai hiệu ứng.
- Tăng nhiệt độ -> độ dẫn tương đương tăng. Liên quan hệ số nhiệt điện
trở k.
- Các phép đo trong phịng thí nghiệm về độ dẫn điện phải được thực hiện
trong điều kiện kiểm soát nhiệt độ chính xác, rõ ràng, được ghi lại và báo cáo rõ ràng cùng với kết quả đo.
8.2 ĐO LƯỜNG ĐỘ DẪN ĐIỆN (này là optional thui nhe)
Việc đo độ dẫn điện trong dung dịch lỏng thường được thực hiện bằng cách nhúng một tế bào đo vào dung dịch. Về nguyên tắc, tế bào đo bao gồm hai điện cực, được chế tạo theo dạng tấm hoặc hình trụ. Nó có một đầu dò nhiệt độ trong tế bào gần các điện cực để có được phép đo và ghi lại chính xác nhiệt độ trong q trình đo. Những gì được đo là điện trở R, hoặc đối ứng của nó, độ dẫn điện G, của chất lỏng tồn tại giữa hai điện cực. Sau đó ta xác định hằng số tế bào b.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 31
Để giảm thiểu nhiễu bởi các hiệu ứng cataphoretic và electrophoretic trong điện trường tĩnh, các phép đo độ dẫn thường được thực hiện khi có trường dao động, trong đó điện thế đảo ngược định kỳ ở tần số thông thường. Điều này cũng giúp kéo dài tuổi thọ của các điện cực. Các tần số thường được sử dụng nằm trong phạm vi 1 - 500 kHz.
8.3 ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN CẢM
- Ngoài điện trở và trở kháng điện, điện dung và điện cảm cũng là tính chất
điện quan trọng của thực phẩm.
- Công suất điện (điện dung) của vật liệu phụ thuộc vào độ thấm của nó,
đó là hệ quả của sự phân cực điện của vật liệu.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 32
Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS. Châu Trần Diễm Ái
CHƯƠNG 9 TÍNH CHẤT TỪ
9.1 VẬT LIỆU 9.1.1 Tính thuận từ
- Tính thuận từ xảy ra trong vật liệu có: ✓ Momen động lượng nguyên tử ✓ Chứa electron khơng ghép đơi →
Ngun tử có moment từ. - Các nguyên lý thuận từ:
✓ Thuận từ Langevin (Phổ biến, VD: Nhôm →
moment từ vĩnh cửu). ✓ Thuận từ Pauli (gây bởi sự kích thích các điện tử trong kim loại).
✓ Thuận từ Van-Vleck gây bởi nguyên tử ra khỏi mức năng lượng bình thường của nó.
- Đặc điểm: VL đưa vào từ trường, nguyên tử phân cực sẽ tự định hướng
để sắp xếp thành hàng theo chiều phân cực của từ trường. Vì thế, cường độ của từ trường (từ thơng) được khuếch đại bởi hướng sắp xếp này. Nó được gọi là sự khuếch đại từ trường trong vật liệu.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 33
- Hiệu ứng Curie: trong vật liệu thuận từ, khả năng tự định hướng để đáp
lại từ trường bên ngoài sẽ bị giảm khi tăng nhiệt độ, nhiệt độ tăng đến mức nào đó nguyên tử khơng đáp lại từ trường và tính thuận từ mất. Nhiệt độ tới hạn khi mà từ tính mất được xem là nhiệt độ Curie.
9.1.2 Tính sắt từ.
Nguyên liệu sắt từ như sắt chứa vùng vi mô bên trong, vùng này chứa nguyên nguyên tử phân cực có các sắp xếp theo một hướng cố định. Vùng này được gọi là vùng Weiss. Tuy nhiên, mỗi vùng Weiss có thể có tất các các nguyên tử của
nó được định hướng theo hướng khác với các vùng khác sao cho hướng định hướng được phân bố ngẫu nhiên giữa tất cả các vùng Weiss trong vật liệu sắt từ. Khi đặt vật liệu vào trong từ trường, vùng Weiss với những nguyên tử đã được định hướng sẽ trở nên thẳng hàng với chiều phân cực của từ trường sẽ tăng về kích thước trong khi các vùng khác sẽ giảm dần và cuối cùng biến mất.
Vật liệu sắt từ phân cực từ rất mạnh để đáp lại từ trường bên ngoài và phân cực mạnh hơn nhiều so với vật liệu thuận từ. Điều này được gọi là tính sắt từ.
Cũng như vật liệu thuận từ, khả năng sắt từ này phát triển cực từ mạnh mẽ để
đáp lại từ trường bên ngoài sẽ giảm nếu tăng nhiệt độ cho đến khi nhiệt độ tới
hạn đạt được và từ tính bị mất.
9.1.3 Tính nghịch từ
- Vật liệu nghịch từ tạo thành từ các nguyên tử: ✓ Có electron spin ghép đơi
✓ Khơng có momen động lượng.
➔ Khơng phân từ và khơng chịu tác dụng khi đặt trong từ trường.
Bình thường, momen từ của electron spin khơng ghép đơi thì song song với nhau. Nhưng có một vài vật liệu chỉ ra hướng phản song song. Khi điều đó xảy ra, những momen từ tính ngược nhau này bù trừ cho nhau và triệt tiêu lẫn nhau để khơng có sự phân cực từ phát triển. Trong trường hợp này, vật liệu được xem như là
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 34
Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS. Châu Trần Diễm Ái
nghịch từ. Điều này được gọi là phản sắt từ. Hầu hết sắt oxit, magan oxit có
trạng thái này.
- Nhiệt độ Neel là ở nhiệt độ đó trạng thái phản sắt từ biến mất và chuyển
thành trạng thái thuận từ.
- Vật liệu Ferri và trạng thái Ferri: Khi vật liệu có các spin sắp xếp phản
song song nhưng các spin có độ lớn khác nhau dẫn đến từ độ khác 0.
9.2 ĐỘ TỪ CẢM
⃗ = . 0.⃗
Trong đó: B – mật độ từ thơng hay cịn gọi là cảm ứng từ, V.s.m-2. H – cường độ từ trường, A.m-1
0 - hằng số từ
– độ từ thẩm
J – độ từ hóa, V.s.m-2.
Mật độ từ thơng của từ trường trong không gian phụ thuộc vào bản chất vật liệu chiếm không gian, và sẽ là tối thiểu khi khơng có vật chất (trong chân khơng).
=
0
Do đó, độ từ thẩm đặc trung cho khả năng thấm của từ trường vào vật liệu. Trong chân không, độ từ thẩm là 1.
Độ từ hóa J là sự chêch lệch mật độ từ trường của vật liệu B và mật độ từ trường chân không B0.
J=∆ = −B0
= . 0. − 0.
= ( −1). 0.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 35
là độ cảm từ, đo lường cho độ từ hóa của vật liệu và khả năng thấm của từ trường vào vật liệu.
9.3 SỰ CỘNG HƯỞNG TỪ
Kỹ thuật quang phổ dựa trên suy đoán các trạng thái khác nhau của momen từ được gọi là kỹ thuật cộng hưởng từ. Cộng hưởng từ hạt nhân ký hiệu là NMR. Tần số cộng hưởng phụ thuộc hầu hết vào momen từ.
h.f = 2. . B
Công nghệ NMR được dùng để đo lường tần số cộng hưởng (tần số hấp thụ) của hạt nhân nguyên tử. Sự đo lường nay cho ta thông tin về nguyên tử, trạng thái liên kết của nguyên tử kế cận.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 36
Tài liệu ôn thi cuối kỳ VLTP GVHD: TS. Châu Trần Diễm Ái CHƯƠNG 10 TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CHƯƠNG 11TÍNH CHẤT QUANG HỌC Giảm tải :vv CHƯƠNG 12 TÍNH CHẤT ÂM HỌC (Giảm tải :vvv)
Tính chất âm học là đặc tính chi phối cách vật liệu phản ứng với sóng âm (âm thanh) (Acoustical properties are those that govern how materials respond to sound waves, which are what we perceive as sound)
Hạ âm: 0–16 Hz
Âm nghe được:16 Hz – 16 kHz Siêu âm: 20 kHz – 10 GHz Hyper sound: 109 –1012 Hz
12.1 SĨNG ÂM
- Sóng âm được truyền qua 1 mơi trường vật chất dưới dạng sóng dọc cơ học. - Tất cả các vật chất có khả năng truyền sóng âm nếu chúng có bất kì mức độ đàn hồi nào. Do đó, âm thanh có thể được truyền qua các chất khí, chất lỏng và chất rắn.
- Sóng âm có thể được tạo ra bởi 1 nhiễu cơ học: sự nhiễu -> rung động khơng khí -> màng nhĩ rung lên -> nghe được. Do đó âm thanh khơng tồn tại trong chân không.
Lớp: HC18TP - KTTP Trang 37
12.1.1 Tốc độ âm thanh
- Tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào độ liên kết hoặc cường độ liên kết giữa các phân tử hoặc nguyên tử dao động trong mơi trường vật chất mà qua đó sóng âm đang được truyền đi. (Rắn>lỏng>khí)