2 NỘI DUNG BÁO CÁO
2.4.2.2 Cơ sở của phép đo:
Phép đo này đo lực lớn nhất cần thiết để hoàn thành quá tình ép đùn. Do sản phẩm có tính chảy đƣợc trong quá trình nén nên phép đo này thích hợp cho các loại chất lỏng nhớt, gel, chất béo, không thích hợp để đo các sản phẩm bánh mì, bánh quy, ngũ cốc, kẹo.
Hình 3. Đặc tính đường cong thường gặp từ phương pháp ép đùn
Nhận xét:
- Đoạn AB, thực phẩm chịu ép ngày càng chặt.
- Đoạn BC, thực phẩm chịu nén chặt thành dạng rắn và lực đo tăng mạnh, không còn khoảng trống để ép thêm ngoại trừ những túi khí nhỏ, do đó lực chống lại lực tác dụng tăng đột ngột. - Tại điểm C, sản phẩm bắt đầu chảy ra các khe thoát. Quá trình này kéo dai cho đến khi lực đo
trở về 0. Lực tại điểm C cho biết lực đi cần thiết để ép đùn sản phẩm và đoạn CD cho biết lực cần thiêt để kéo dài quá trình ép đùn.
- Hình dạng đƣờng cong trong phép đo ép đùn tùy thuộc vào độ đặc của sản phẩm, kích cỡ, tốc độ biến dạng, nhiệt độ vật mẫu va mức độ đồng nhât của thực phẩm cần đo.
2.4.2.3 Mối liên hệ giữa phương pháp đo với phương pháp cảm quan:
Cấu trúc đóng vai trò quan trọng đối với chất lƣợng thực phẩm. Chính vì vậy, đánh giá, phân tích sản phẩm ngày càng đƣợc quan tâm.
2.4.2.4 Ưu - nhược điểm:
Ƣu điểm:
- Dễ dàng tiến hành khảo sát, nhanh chóng
- Vệ sinh dụng cụ sau mỗi lần sử dụng cũng đơn giản. Nhƣợc điểm:
- Ngăn chƣa mẫu mức độ lực lớn có thể vƣợt qua khả năng chịu lực của máy phân tích thông thƣờng.
- Xylanh đi xuống phải ở vị trí chính giữa bộ phận chứa mẫu ép để bề rộng khe hở quanh chu vi cố định.
2.4.3 Cách thức tiến hành
2.4.3.1 Chuẩn bị mẫu:
Chuẩn bị 3 mẫu sữa chua khác nhau, lƣợng mẫu cần chuẩn bị phải phù hợp với đặc tính yêu cầu. Cho mẫu vào cốc chứa, lƣợng mẫu cho vào không đƣợc vƣợt quá chấm đen trong cốc của thiết bị.
2.4.3.2 Cách thức vận hành:
Mở máy vi tính đã liên kết với thiết bị INSTRON sau đó chạy chƣơng trình BLUEHILL. Kiểm tra máy, chọn đầu dò phù hợp với phƣơng pháp đo.
Chỉnh các thông số để thiết lập chế độ khảo sát. Chọn chế độ khảo sát và điều chỉnh các thông số sau:
- Tốc độ di chuyển đầu do = 2mm/s (2 rama giống nhau). - Chiều sâu nén = 2cm.
- Đƣờng kính đầu dò = 41mm. - Chiều cao cốc = 40mm.
- Đƣa đầu dò vừa chạm bề mặt mẫu.
2.4.4 Kết quả và thảo luận:
2.4.4.1 Kết quả thí nghiệm:
- Tính ứng suất của sữa chua love in farm:
- Tính ứng suất của sữa chua wel:
- Tính ứng suất của sữa chua vinamilk: ( )
2.4.4.2 Nhận xét về kết quả thí nghiệm:
Biểu đồ thể hiện độ đặc của 3 loại sản phẩm sữa chua
Specimen label Max. Force 1st Cycle (F1) (mN) Adhesiveness (A3) (J) Energy to Max Load 1st Cycle (A1) (mJ) Area (cm^2) Compressive stress at Maximum Comp. load CYCLE 1 - LOADING (Pa) 1 Sua chua loveinfarm 433.23 -0.00215 6.17 13.2 328.14 2 Sua chua wel 241.35 -0.00039 3.67 13.2 182.8 3 Sua chua vinamilk 323.54 -0.00074 5.25 13.2 245.06 Mean 332.71 -0.00109 5.03 13.2 252 Standard Deviation 96.27045 0.00093 1.26617 0 72.91811 Median 323.54 -0.00074 5.25 13.2 245.06 Nhận xét:
- Sản phẩm có ít chất béo thì mềm hơn sản phẩm có nhiều chất béo và mẫu có ít chất béo sẽ chảy qua pittong nhiều hơn. Mẫu ít béo thì lực, công và độ dốc đƣờng biểu diễn thấp hơn. - Theo kết quả ta thấy sữa chua Love in farm có độ đặc cao nhất, tiếp theo là Vinamilk và
thấp nhất là Wel, qua đó ta thấy độ đặc của sản phẩm quyết định bởi hàm lƣợng chất béo có trong sản phẩm (sữa chua Love in farm có 3 ± 0,3g chất béo, Vitamin có 3g chất béo, Wel có 2,2g chất béo).
- Sản phẩm có độ đặc cao thì khả năng dính kết cao và tính dính kết thể hiện qua giá trị Adhesvieness, tính dính kết giảm khi độ đặc giảm, cụ thể trong bài này Love in farm có tính dính kết cao nhất và thấp nhất là Wel.
2.4.5 Tài liệu tham khảo
[1] TS. Trần Bích Lam, Phạm Thị Ngọc Hạnh – Nguyên cứu khai thác sử dụng máy phân tích cấu trúc – ĐHBK TPHCM – Năm 2009.
2.5 PHƢƠNG PHÁP TPA 2.5.1 Mục đích thí nghiệm 2.5.1 Mục đích thí nghiệm
2.5.1.1 Mục đích: Phân tích mô tả cấu trúc của thực phẩm
Thông số cần đo: • Độ cứng ( Hardness, N ) • Độ giòn ( Fracturability, N ) • Độ cố kết (Cohesivement) • Độ dính bề mặt (Adhesivement, J ) • Độ dẻo ( Gumminess, N ) • Độ dai ( Chewiness, J ) • Độ phục hồi ( Resilience, J ) 2.5.1.2 Chọn mẫu thí nghiệm:
• Thạch rau câu Long Hải
- Thành phần: Nƣớc, Đƣờng, Carrageenan, Hƣơng hoa quả tự nhiên, Acid Citric, Màu thực phẩm, Chất bảo quản (Benzoat).
• Thạch rau câu New Choice
- Thành phần : Nƣớc, Đƣờng, Carrageenan, Hƣơng hoa quả tự nhiên, Acid Citric, Màu thực phẩm, Chất bảo quản (Benzoat).
• Thạch rau câu Bidrico
- Thành phần : Nƣớc, Đƣờng, Carrageenan, Hƣơng hoa quả tự nhiên, Acid Citric, Màu thực phẩm, Chất bảo quản (Benzoat).
2.5.1.3 Tính chất của các sản phẩm thạch rau câu: với thành phần nhƣ trên, các sản phẩm thạch có độ dai, dẻo, đàn hồi...,thích hợp cho việc sử dụng phƣơng pháp TPA để xác định cấu trúc của độ dai, dẻo, đàn hồi...,thích hợp cho việc sử dụng phƣơng pháp TPA để xác định cấu trúc của thực phẩm.
2.5.2 Cơ sở lý thuyết và phƣơng pháp đo:
2.5.2.1 Giới thiệu về phương pháp TPA:
TPA (texture profile analysis) là một phƣơng pháp dùng công cụ để xác định cấu trúc của thực phẩm bằng lực nén cơ học. Đây là phƣơng pháp đánh giá đƣợc nhiều thuộc tính cấu trúc của sản phẩm trong 1 lần thử, thiết bị kỹ thuật sử dụng đƣờng cong của lực, đƣờng cong của sự biến dạng để phân loại các đặc tính cấu trúc then chốt của mẫu, là cầu nối với cảm quan. Phƣơng pháp này chỉ dung lực nén. Mẫu đƣợc tiến hành nén hai lần liên tiếp.Việc lặp lại thao tác nhiều lần giúp ta có thể tính toán đƣợc các đặc tính cấu trúc. Kết quả thu đƣợc một đƣờng cong thể hiện quan hệ giữa lực và thời gian.
Một vài thuộc tính cấu trúc nhƣ độ cứng, độ cố kết, độ nhớt, độ đàn hồi có thể đƣợc đánh giá từ đƣờng cong này. Đa chức năng, có nhiều ứng dụng trong công nghiệp.
2.5.2.2 Các thông số đo lường:
• Độ cứng (hardness)
- Theo đặc tính vật lí: độ cứng là lực cần thiết để làm mẫu biến dạng đến một mức xácđịnh cho trƣớc.
- Theo đặc tính cảm quan: độ cứng là lực cần thiết để cắn đứt mẫu hoàn toàn khi mẫuđƣợc đặt giữa các răng hàm.
• Độ cố kết (cohesiveness)
- Theo đặc tính vật lí: Độ cố kết là mức độ vật liệu bị biến dạng trƣớc khi xảy ra nứt vỡ
- Theo đặc tính cảm quan: Độ cố kết là mức độ biến dạng của mẫu trƣớc khi vỡ ra, khi xuyên qua mẫu hoàn toàn bằng răng hàm.
• Độ đàn hồi (resilience)
- Theo đặc tính vật lí: Độ đàn hồi là mức độ vật liệu phục hồi lại trạng thái ban đầu sau khi bị làm biến dạng và lực đƣợc cất đi.
- Theo đặc tính cảm quan: Độ đàn hồi là mức độ mẫu có thể hồi phục trở lại hình
dạng, kích thƣớc ban đầu sau khi đƣợc nén một phần giữa lƣỡi và vòm miệng.
• Độ dính (adhesiveness)
- Theo đặc tính vật lí: Độ dính là công cần thiết để cắt đứt các liên kết giữa bề mặt mẫu thực phẩm và bề mặt tiếp xúc với mẫu đó.
- Theo đặc tính cảm quan: Độ dính là lực cần thiết để gỡ thực phẩm dính vào miệng (thƣờng là vòm miệng) khi ăn.
• Độ giòn (fracturability)
- Theo đặc tính vật lí: Độ giòn là lực cần thiết để làm nứt vật liệu, bằng tích độ cứng độ cố kết. (thƣờng là khi độ cứng lớn, độ cố kết thấp).
- Theo đặc tính cảm quan: Độ giòn là lực cần thiết để làm thực phẩm nứt hoặc vỡ vụn ra.
• Độ dai – thực phẩm rắn (chewiness)
- Theo đặc tính vật lí: Độ dai (thực phẩm rắn) là tổng năng lƣợng cần thiết để nhai thực phẩm rắn đến kích thƣớc đủ nhỏ để nuốt đƣợc, bằng tích độ cứng × độ cố kết × độ đàn hồi.
- Theo đặc tính cảm quan: Độ dai (thực phẩm rắn) là thời gian (giây) cần thiết để nghiền mẫu,khi có một lực không đổi tác dụng, đên khi thực phẩm đủ nhỏ để có thể nuốt.
• Độ dai – thực phẩm bán rắn (gumminess)
- Theo đặc tính vật lí: Độ dai (thực phẩm bán rắn) là năng lƣợng cần thiết để nghiền vụn thực phẩm bán rắn đến kích thƣớc đủ nhỏ để nuốt đƣợc,bằng độ cứng× độ cố kết. Trong đó thực phẩm phải có độ cứng thấp, độ cố kết cao. - Theo đặc tính cảm quan: Độ dai (thực phẩm bán rắn) là mức độ các tiểu phần
dính lại với nhau trong suốt quá trình nhai, năng lƣợng cần thiết để nghiền vụn thực phẩm bán rắn đủ nhỏ để có thể nuốt.
2.5.2.3 Giới thiệu về máy đo cấu trúc theo phương pháp TPA
• Thông số kĩ thuật
- Tốc độ : 2-30 in/phút hoặc 0 - 75 cm/phút. - Hành trình chuyển động : 3.5 in / 8.9 cm.
- Lực tải tối đa : 1.363 kg (3000 pound) (nếu dùng FTA-3000 force transducer). - Nguồn : 220 VAC, 50/60 Hz. - Kích thƣớc máy chính ( W x D x H ) : 48 x 51 x
86 cm.
- Trọng lƣợng máy chính : 56 kg • Các yêu cầu trong phƣơng pháp TPA
- Kích thƣớc mẫu thực phẩm: 1cm3
, hình lập phƣơng. - Tiến hành với 2 lần nén ép
Qua tiếp xúc của đầu dò, ta thu đƣợc một biểu đồ xác định các thông số đo lƣờng và các thông số tính toán cần xác định đối với từng mẫu thƣc phẩm, đƣợc thể hiện qua những đƣờng cong lên xuống biểu thị 2 lần nén ép. Và 2 đƣờng cong này gọi là cắn lần 1( first bite), và cắn lần 2 (second bite).
2.5.2.4 Ưu – Nhược điểm của phương pháp:
Ƣu điểm:
- Thao tác dễ thực hiện và dùng hầu hết ở các nơi - Tốn ít thời gian và cho kết quả nhanh chóng
- Hoạt động liên tục (không hạn chế số lƣợng mẫu kiểm tra) - Cho kết quả chính xác có độ tin cậy cao
- Biểu diễn đƣợc nhiều đặc tính cấu trúc mẫu trong một lần đo
- Kết hợp đƣợc với các thiết bị khác nhƣ máy vi tính để thu đƣợc các biểu đồ thuận lợi cho việc phân tích kết quả.
Nhƣợc điểm:
Khó đồng nhất kết quả thu đƣợc với thực tế đánh giá khi thực hiện trên hội đồng và đây cũng chính là đặc điểm chung của phƣơng pháp phân tích công cụ.
2.5.3 Cách thức tiến hành:
2.5.3.1 Chuẩn bị mẫu:
Thạch rau câu Long Hải: chiều cao 2cm Thạch rau câu Bidrico: chiều cao 2.5cm Thạch rau câu New Choice: chiều cao 2.5cm
2.5.3.2 Cách thức vận hành:mẫu được ép 2 lần liên tiếp bằng đầu dò TPA:
- Thông số kĩ thuật: - Vận tốc đầu dò 2mm/s
- Chiều sâu nén lần 1 và 2: 7.5mm ( thạch New Choice, thạch Bidrico). - Chiều sâu nén lần 1 và 2: 6mm (thạch Long Hải)
- Chiều sâu đi lên: 0cm
- Dụng cụ đo: sử dụng đầu dò TPA
2.5.4 Kết quả và thảo luận
2.5.4.1 Kết quả thí nghiệm:
Thạch rau câu Long Hải
1 2 Mean
Max Force 2nd Cycle (F2) (N) 11.71 11.41 11.56±0.20598 Chewiness S*F2*A2/A1 (N*mm) 16.3 18.65 17.47±1.66074 Cohesion Force (Resilience) (F2/F1)
(ratio) 0.88 0.92 0.9±0.02
Adhesiveness (A3) (J) -0,00004 0 -0.00002±0.00002 Gumminess (F2*A2/A1) (N) 4.5 4.8 4.65±0.2107
Springiness SFb/SFa (mm) 3.62 3.89 3.76±0.1871 Energy to Max Load 1st Cycle (A1) (mJ) 28.85 27.95 28.4±0.63873 Energy at Maximum Comp. load CYCLE
2, LOADING (S) (mJ) 11.09 11.74 11.41±0.46423 Cohesion Energy (Resilience) (A2/A1)
(ratio) 0.38 0.42 0.4±0.02539
Thạch rau câu Bidrico
1 2 Mean
Max. Force 1st Cycle (F1) (N) 9.38 18.9 14.14±6.73004 Max Force 2nd Cycle (F2) (N) 8.39 15.42 11.91±4.96583 Chewiness S*F2*A2/A1 (N*mm) 14.72 23.05 18.89±5.89154 Adhesiveness (A3) (J) -0,00003 -0.00015 -0.00009±0.00008 Gumminess (F2*A2/A1) (N) 3.63 5.94 4.79±1.6381
Energy to Max Load 1st Cycle (A1) (mJ) 25.2 46.17 35.69±14.83244 Energy at Maximum Comp. load CYCLE
2, LOADING (S) (mJ) 10.89 17.8 14.35±4.88872 Cohesion Energy (Resilience) (A2/A1)
(ratio) 0.43 0.39 0.41±0.03296
Thạch rau câu New Choice
1 2 Mean
Max. Force 1st Cycle (F1) (N) 2.03 2.88 2.46±0.062 Max Force 2nd Cycle (F2) (N) 1.86 2.72 2.29±0.61082 Chewiness S*F2*A2/A1 (N*mm) 2.79 4.23 3.51±1.01723
Adhesiveness (A3) (J) -0,00003 -0.00001 -0.00002±0.00001 Gumminess (F2*A2/A1) (N) 1.14 1.59 1.37±0.31816
Springiness SFb/SFa (mm) 2.44 2.65 2.55±0.15125 Energy to Max Load 1st Cycle (A1) (mJ) 4.27 6.44 5.35±1.5348 Energy at Maximum Comp. load CYCLE
2, LOADING (S) (mJ) 2.63 3.77 3,2±0.80739 Cohesion Energy (Resilience) (A2/A1)
(ratio) 0.43 0.39 0.41±0.03296
Thạch Long Hải Thạch Bidrico Thạch New Choice Lực nén lớn nhất lần 1 12.85±0.6425 14.14±6.73004 2.46±0.062 Lực nén lớn nhất lần 2 11.56±0.20598 11.91±4.96583 2.29±0.61082 Độ cố kết 0.4±0.02539 0.41±0.03296 0.41±0.03296 Độ dính bề mặt -0.00002±0.00002 -0.00009±0.00008 -0.00002±0.00001 Độ Gum 4.65±0.2107 4.79±1.6381 1.37±0.31816 Độ co giãn 3.76±0.1871 3.97±0.12703 2.55±0.15125 Độ Chewiness 17.47±1.66074 18.89±5.89154 3.51±1.01723 2.5.4.2 Nhận xét:
- Từ trên ta có thể nhận thấy: các thông số về lực nén lớn nhất lần 1, lực nén lớn nhất lần 2, độ dính bề mặt, độ Gum, độ co giãn, độ Chewiness mà ta đo của thạch rau câu Bidrico đều lớn hơn thạch rau câu Long Hải và New Choice.
- Trong 3 sản phẩm thì thạch rau câu New Choice có các thông số là thấp nhất, dựa vảo đồ thị ta thấy sản phẩmcó độ giòn nhƣng tƣơng đối nhỏ do tính chất bề mặt thể hiện qua điểm đứt gãy đầu tiên.
- 3 sản phẩm đều có độ kết cấu tƣơng đƣơng nhau,sản phẩm của New Choice thì mềm hơn do độ Gum của nó nhỏ nhất trong 3sp.
- Carrageenan là thành phần chính trong cả 3 sản phẩm,tuy nhiên hàm lƣợng là khác nhau cộng với một vài phụ gia đƣợc sử dụng để tạo nên độ dẻo dai của thạch. Carageenan tham gia nhƣ một chất tạo đông,có thể thay đổi kết cấu của sản phẩm với tính chất hóa lí, cơ học mong muốn,tạo ra các sản phẩm đông đặc có độ bền dai. Nhìn vào bảng kết quả so sánh cả 3 sản phẩm thì thạch rau cau bidrico có độ dai và sự vững chắc tốt hơn. Điều này là do một phần sự phối trộn nguyên liệu,hƣơng vị của từngnơi sản xuất.Sản phẩm thạch của Long Hải và Bidico có độ đặc ,dai và dẻo,còn thạch của New Choice cũng dẻo nhƣng mềm hơn.
KẾT LUẬN
Sau khi thực hiện các phƣơng pháp phân tích trên hệ thống cơ lí INSTRON ta thấy có rất nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng – thời gian bảo quản của sản phẩm. Khi xem xét một vấn đề ta cần chọn những thông số chuẩn và cố định chúng để xem xét các yếu tố mà ta cần quan tâm. Việc nguyên cứu cấu trúc nhằm giúp ta có thể bảo quản một cách có hiệu quả đối với sản phẩm nông sản và phối trộn thành phần nguyên liệu đối với các sản phẩm bán thành phẩm và thành phẩm – đây là nhiệm vụ của một kỹ sƣ thực phẩm phải hiểu rõ và sáng tạo trong phối trộn thành phần. Tìm hiểu về cấu trúc và tính chất của thực phẩm giúp ta có cái nhìn tổng quan và nhận định phù hợp trong phƣơng hƣớng sản xuất . Mục đích nhắm đến là chất lƣợng đặc trƣng cho từng loại sản phẩm. Bằng việc kết hợp giữ công thức sản xuất và máy đo thiết bị cơ lí giúp ta hoàn thiện hơn về sản phẩm và đáp ứng đƣợc nhu cầu của thị trƣờng và mở một hƣớng mới đối với các sản phẩm.
