Báo cáo thực hành vật lí thực phẩm IUH

Vật lí kỹ thuật thực phẩm. Bài 1Khối lượng riêng của chất lỏng. Bài 2 Phương pháp đâm xuyên. Bài 3 Phương pháp kéo đứt. Bài 4 Phương pháp TAP. Bài 5 Phương pháp làm màu. Các thí nghiệm và kết quả. Đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh. Ngành Công nghệ Thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM

–— –— –—

BÁO CÁO THỰC HÀNH

VẬT LÝ THỰC PHẨM

GVHD: Nguyễn Khắc Kiệm Lớp: DHTP13ATT

Trần Huỳnh An 17019061 Lương Thị Tuyết Nhi 17020771 Dương Thị Anh Thư 17014011

Lê Hồng Quế Anh 17051151 Trần Quang Thông 17039951

TPHCM, thứ 2 ngày 7 tháng 10 năm 2019

PHỤ LỤC

BÀI 1: KHỐI LƯỢNG RIÊNG CHẤT LỎNG 3

I ĐỘ NHỚT 3

1.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT 3

1.2 MÔ TẢ MẪU 3

1.3 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 3

a Chuẩn bị 3

b Thực hiện 4

1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4

1.5 BÀN LUẬN KẾT QUẢ 5

II THỂ TÍCH THỰC PHẨM DẠNG RẮN 6

1.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT 6

1.2 MÔ TẢ MẪU 6

1.3 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 7

1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 7

BÀI 2: PHƯƠNG PHÁP ĐÂM XUYÊN 9

1.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT 9

1.2 MÔ TẢ MẪU 9

1.3 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 9

1.4 KẾT QUẢ - BÀN LUẬN 10

a Kết quả 10

b Bàn luận kết quả 11

BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP KÉO ĐỨT 13

I SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT 13

II MÔ TẢ MẪU 13

III MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 14

IV KẾT QUẢ - BÀN LUẬN 14

a Kết quả 14

b Bàn luận kết quả 17

BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP TPA 18

I SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT 18

a Phương pháp TPA 18

b Các thông số đo lường 18

II CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO 19

III ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP 19

IV MÔ TẢ MẪU 20

V MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 20

Các thông số: 20

VI KẾT QUẢ–BÀN LUẬN 21

a Kết quả 21

b Bàn luận kết quả 23

BÀI 5: PHƯƠNG PHÁP MÀU 24

I Sơ lược lý thuyết 24

a Xác định các thông số màu sắc 24

b Nguyên tắc 24

c Xử lý kết quả đo màu 25

III MÔ TẢ MẪU 25

II MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 26

Tiến hành đo màu sắc 27

III KẾT QUẢ - BÀN LUẬN 27

a Kết quả 27

b Bàn luận: 28

BÀI 1: KHỐI LƯỢNG RIÊNG CHẤT LỎNG

I ĐỘ NHỚT

1.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT

– Độ nhớt là trở lực bên trong của một chất lỏng vượt qua (chống lại) được một lực tạo

μ1 : độ nhớt của dung dịch mẫu (cSt)

μ2 : độ nhớt của dung dịch chuẩn (cSt)

t1, t2: lần lượt là thời gian chảy của dung dịch mẫu và dung dịch chuẩn (s)

b Thực hiện

– Dùng ống đong lấy dung dịch mẫu cho vào ống không có mao quản của nhớt kếOstwald đến vạch C, dùng ống bóp cao su đẩy dung dịch qua ống mao quản đến vạch Arồi để dung dịch chảy tự nhiên và bấm thời gian dung dịch chảy đến mức B

– Lặp lại thí nghiệm 3 lần và lấy giá trị trung bình

– Thực hiện thí nghiệm trên với dung dịch chuẩn (nước cất) Làm tương tự để xác định

t μ1

1.5 BÀN LUẬN KẾT QUẢ

– Kết quả phép đo phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ phòng thí nghiệm

– Thời gian đo được giữa lần 1 và lần 2 chênh lệch tương đối lớn

– Sai số của phép đo bị ảnh hưởng nhiều vào độ chính xác của người thực hiện vàdụng cụ thí nghiệm (do dụng cụ còn bám bẩn bên trong) nên ảnh hưởng nhiều đếnquá trình xác nhận độ nhớt

II THỂ TÍCH THỰC PHẨM DẠNG RẮN

1.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT

– Khối lượng riêng của chất rắn (ρs) là khối lượng riêng của vật liệu rắn (bao gồms) là khối lượng riêng của vật liệu rắn (bao gồmnước) trừ không khí chứa trong các lỗ trống của vật liệu Khối lượng riêng của chấtrắn được tính bằng cách lấy khối lượng chất rắn chia cho thể tích chất rắn được xácđịnh bằng phương pháp thế chỗ chất khí khi chất khí thâm nhập vào các lỗ trốngtrong vật liệu có đường kính bằng đường kính phân tử khí

– Công thức tính khối lượng riêng của mẫu:

ρ= m

V

ρ : khối lượng riêng của mẫu ( kg/m3 )

m : khối lượng của mẫu ( kg )

– Cho một lượng nước vừa đủ vào ống đong ghi lại chỉ số của vạch

– Đo táo bằng thước kẹp ghi lại kích thước bán kính đo được của quả táo, cắt táothành từng miếng nhỏ sao cho vừa đủ cho vào ống đong chứa nước

– Ghi lại chỉ số của mức nước dâng lên khi cho táo vào

– Lặp lại thí nghiệm 3 lần với 3 quả táo khác nhau

– Thực hiện thí nghiệm trên với dung dịch cho vào là nước khoáng

1.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

a Kết quả

– Thể tích của quả táo

– Kết quả của cả 2 phép đo thể tích trên có thể chấp nhận được

– Sai lệch giữa 2 phép đo lớn không đáng kể, thấp nhất 0.79ml cao nhất 1.04ml so vớigiá trị định mức thấp nhất của thiết bị đo là 2ml

– Giữa 2 phương pháp đo thì phương pháp đo bằng ống đong cho ra kết quả cao hơn– Sự sai lệch giữa 2 phương pháp là do giữa 2 phương pháp có những ưu và nhượcđiểm nhất định:

+ Đối với phương pháp đo bán kính R:

 Sai số của thước kẹp là 0.1mm

 Hình dạng quả (hình cầu) chỉ mang tính tương đối

+ Đối với phương pháp đo bằng ống đong:

 Đơn vị tính nhỏ nhất của ống đong là 2ml gây ra sai số

 Sai số do người thực hiện trong quá trình đo

– Mỗi phép đo đều ở một mức độ tin cậy nhất định, do trong mỗi kết quả đo chúng taluôn gặp phải sai số và kết quả nhận được chỉ là giá trị gần đúng

BÀI 2: PHƯƠNG PHÁP ĐÂM XUYÊN

1.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT

– Phương pháp đâm xuyên được dùng để đo độ cứng của sản phẩm tức là đo khả năngchống biến dạng dẻo hoặc khả năng phá huỷ giòn lớp bề mặt dưới tác dụng của mũi đâm,

từ đó xác định được độ chín của sản phẩm trong các trường hợp mua trái cây để vậnchuyển đi tiêu thụ hay xuất khẩu, việc nắm được quá trình chín của trái cây để thu hoạchđúng lúc, áp dụng các biện pháp hỗ trợ cho trái cây chín chủ động…là điều cần thiết đểgiảm hao hụt và đảm bảo an toàn thực phẩm Vậy nên việc kiểm tra tính chất của sảnphẩm là cần thiết

– Các sản phẩm có thể sử dụng phương pháp đâm xuyên là:

 Rau quả (chuối, táo,…)

 Khởi động phần mềm Blue Hill

 Vệ sinh dĩa và đầu dò sạch sẽ để tránh sai số

 Lắp dĩa và đầu dò vào vị trí trên thiết bị đo

 Đặt mẫu vào đĩa sao cho đầu dò hướng thẳng vào mẫu

 Cài đặt thông số cần thiết để thực hiện quá trình nén

 Chỉnh đầu dò: dùng nút chỉnh thô để đưa đầu dò xuống gần mẫu, khi đầu dògần tiếp xúc với mẫu thì dùng nút chỉnh tinh (Jine) để chỉnh sao cho khi đầu

dò vừa tiếp xúc với mẫu thì dừng

 Vào phần Test, tiến hành điền các thông số cần thiết, cân bằng lực và bấmnút “Start” để tiến hành đo

– Lưu ý các thông số cần cài đặt cho phương pháp đâm xuyên

– Vận tốc (Rate): từ 1-10 mm/s, thông thường là 5 mm/s

– Chiều sâu đâm xuyên >= 2,5 cm

n label Load (N)

stress at Maximum Comp load (Pa)

Maximum Comp load (mm)

Maximum Comp load (sec)

(1): lần thí nghiệm ở đầu quả chuối (tính từ cuốn)

(2): lần thí nghiệm ở giữa quả chuối

(3): lần thí nghiệm ở đuôi quả chuối (tính từ cuốn)

Phần chú thích này cũng có hiệu lực ở phần bàn luận

b Bàn luận kết quả

– Kết quả nhận được là hoàn toàn chấp nhận được

Giữa 3 lần đo có sự phân tán khá rõ rệt của lực đâm tối đa (Maximum Load) và ứngsuất nén tại điểm nén tối đa (Compressive stress at Maximum Comp.Load)

– Từ kết quả đo cho thấy:

 Xét sau khi đâm xuyên vỏ chuối (tức tính từ sau lực đâm tối đa):

(1) Cần lực tác dụng thấp nhất chứng tỏ phần này mềm nhất cũng có thể gọi là có độchín cao nhất tiếp đến là phần giữa của chuối (2) và cuối cùng là đuôi chuối

(3) Cần lực tác dụng cao nhất chứng tỏ phần đuôi có độ chín chậm hơn hai phần cònlại

 Điều này chứng tỏ quả chuối sẽ bắt đầu chín từ phần đầu nơi sản sinh ra nhiềuchất ethylen nhất sau đó lan đến các phần khác Và vì quả chuối có phần đầu gắn liền vớithân chuối (nơi vận chuyển các chất dinh dưỡng) nên phần đầu chuối sẽ chín nhanh hơnphần giữa và phần đuôi của chuối

 Xét ở điểm Maximum Load:

Phần (3) tức phần đuôi quả chuối có lực đâm lớn nhất có nghĩa là phần này cứng nhấtsau đó đến phần giữa và cuối cùng là phần đầu (3>2>1)

– Các sai số của thí nghiệm trên có thể từ:

 Người làm thí nghiệm điều chỉnh máy đâm xuyên quá sát hoặc chưa sát tới bềmặt vỏ chuối

BÀI 3: PHƯƠNG PHÁP KÉO ĐỨT

 Phương pháp kéo đứt là một phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm trong đó

sử dụng một thiết bị để lực kéo, kéo dãn mẫu cho đến khi mẫu đứt làm hai

 Độ bền của nguyên liệu là đặc điểm cần quan tâm Độ bền có thể đo dưới cácđiều kiện kéo căng vừa đủ để chất dẻo biến dạng hoặc kéo dãn đến mức tối đa nó cóthể chịu được Phương pháp đo độ bền này được dùng để có các cảnh báo thích hợpcho các thiết kế kĩ thuật

II MÔ TẢ MẪU

Sợi phở

Sợi bún to

 Bún và phở đều là thực phẩm dạng sợi, mềm, được làm từ nguyên liệu giàuamylose và amylopectin là tính bột gạo Trong đó thành phần chính tạo cấu trúc

màng còn amylopectin sẽ làm tăng tính dai của màng Hàm lượng amylose vàmylopectin khác nhau thì độ dai sẽ khác nhau

 Tính chất kéo dãn, cắt đứt là một trong các thông số kĩ thuật của nguyên liệudùng để dánh giá chất lượng Tính chất này thường xuyên được đo trong suốt quátrình phát triển sản phẩm mới hay trong quá trình sản xuất Dùng để dự đoán biến đổicủa nguyên vật Phương pháp này sử dụng thiết bị đo lưu biến thực phẩm để xác địnhcác thông số của của thực phẩm để xác định các thông số của thực phẩm như độ vữngchắc, độ dai của sản phẩm dạng sợi, màng như: mì, bún, phở, …

 Lực tác động cần đo là lực kéo của đầu dò lên sản phẩm 1 lần trên cùng một diệntích bề mặt và độ dài cho đến khi mẫu bị đứt

men

label

LoadatBreak(Standard)(N)

MaximumLoad(N)

TensilestressatBreak(Standard)(MPa)

Tensileextensi

on atMaximumLoad(mm)

Extension atBreak(Standard)(mm)

Tensileextensi

on atBreak(Standard)(mm)

TensilestressatMaximumLoad(MPa)

Modul

us modulus)(MPa)

49.74999

49.74999

0.00842

-37.49968

65.45968

65.45968

0.00678

-40.0003

55.25078

55.25078

-37.24952

56.82015

56.82015

0.0501

-Standard

- Thí nghiệm trên sợi bún to

Speci

men

label

LoadatBreak(Standard)(N)

MaximumLoad(N)

TensilestressatBreak(Standard)(MPa)

Tensileextensi

on atMaximumLoad(mm)

Extension atBreak(Standard)(mm)

Tensileextensi

on atBreak(Standard)(mm)

TensilestressatMaximumLoad(MPa)

Modul

us modulus)(MPa)

0.33989

0.00558

-47.49984

56.15843

56.15843

0.01042

-29.99937

40.49906

40.49906

0.00605

-48.49921

56.24953

56.24953

BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP TPA

I SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT

a Phương pháp TPA

 TPA (Texture profile analysis) là một phương pháp dùng công cụ để xác định cấutrúc của thực phẩm bằng lực nén cơ học Đây là phương pháp đánh giá được nhiềuthuộc tính cấu trúc của thực phẩm trong một lần thử, thiết bị kĩ thuật sử dụng đườngcong của lực, đường cong của sự biến dạng để phân loại các đặc tính cấu trúc thenchốt của mẫu, là cầu nối với cảm quan Phương pháp này chỉ dùng lực nén, mẫu đượctiến hành nén 2 lần liên tiếp Việc thao tác lặp lại nhiều lần giúp ta có thể tính toánđược các đặc tính cấu trúc Kết quả thu được là một đường cong thể hiện quan hệgiữa lực và thời gian Một vài thuộc tính cấu trúc như độ cứng, độ cố kết, độ nhớt, độđàn hồi có thể được đánh giá từ đường cong này Đa chức năng, nhiều ứng dụngtrong công nghiệp

b Các thông số đo lường

 Độ cứng (Hardness):

 Theo đặc tính vật lý: độ cứng là lực cần thiết để làm mẫu biến dạng đến một mứcxác định cho trước

 Theo đặc tính cảm quan: độ cứng là lực cần thiết để cắn đứt mẫu hoàn toàn khi

mẫu được đặt giữa các răng hàm

 Độ nhai–Chewiness:

 Theo đặc tính vật lí: độ nhai là tổng năng lượng cần thiết để nhai thực phẩm đếnkích thước đủ nhỏ để nuốt được, bằng tích của độ cứng, độ cố kết và độ đàn hồi

 Theo đặc tính cảm quan: độ dai là thời gian (giây) cần thiết để nghiền mẫu, khi

có một lực không đổi tác dụng, đến khi thực phẩm đủ nhỏ để có thể nuốt

 Độ dai–Gumminess:

 Theo đặc tính vật lí: độ dai là năng lượng cần thiết để nghiền vụn thực phẩm đếnkích thước đủ nhỏ để nuốt được, bằng độ cứng nhân độ cố kết Trong đó thực phẩmphải có độ cứng thấp, độ cố kết cao

 Theo đặc tính cảm quan: độ dai là mức độ các tiểu phần dính lại với nhau trongsuốt quá trình nhai, năng lượng cần thiết để nghiền vụn thực phẩm đủ nhỏ để có thểnuốt.

II.CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO

 Sử dụng đầu dò nén chỉ một lực nén duy nhất với 2 lần nén lên cùng 1 điểm củasản phẩm từ đó xác định được chu kỳ nén bao gồm lực nén và chu kỳ nén, từ chu kỳnén ta tính được thuộc tính của sản phẩm như: độ cứng, độ giòn, độ cố kết, dính bềmặt, độ phục hồi, gumminess, chewiness

III ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP

 Ưu 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 lượng mẫu kiểm tra)

 Cho kết quả chính xác có độ tin cậy cao

 Biểu diễn được nhiều đặc tính cấu trúc mẫu trong một lần đo

 Kết hợp được với các thiết bị khác như máy vi tính để thu được các biểu đồ thuậnlợi cho việc phân tích kết quả

 Nhược điểm:

 Khó có sự đồng nhất kết quả thu được với thực tế đánh giá khi thực hiện trên hộiđồng và đây cũng chính là đặc điểm chung của phương pháp phân tích công cụ

IV MÔ TẢ MẪU

VI KẾT QUẢ–BÀN LUẬN

EnergyatMaximumComp

loadCYCL

E 1-LOADING(J)

EnergyatMaximumComp

loadCYCL

E 2,LOADING(S)(J)

CohesionEnergy(Resilience)(A2/A1)(ratio)

SpringinessSFb(mm)

Gumminess(F2

*A2/A1)(N)

ChewinessS*F2*A2/A1(N*

mm)

Adhesiveness(A3) (J)

CohesionForce(Resilience)(F2/

F1)(ratio)

Loa

d atMaximumComp

loadCYCL

E 1-LOADING(N)

Tim

e atMaximumComp

loadCYCL

E 1-LOADING(sec)

Tim

e atMaximumComp.loadCYCL

E 2,LOADING(S)(sec)

0.03664

0.03

108 0.85

13.98

26.686

373

17

0.00003

-0.9383

33.5296

0.04156

35.9886

-5.998

16.01

0.04399

0.03

615 0.82 7.57

33.441

253

104

0.00035

-0.92373

44.0524

-5.008

15.02

0.04797

0.03

37.365

267

83

0.0005

-0.94601

48.5863

-5.006

15.018M

e

40.5

4

38.12

0.04254

0.03503

-0.94085

40.5

-5.413

15.425

0.00336

0.01618

3.82464

4.9421

65.48415

0.00024

0.01337

6.9986

0.49106

0.49106

0.04277

0.03

502 0.82 7.57

30.74

267

83

0.00035

-0.94215

40.0205

-5.324

15.336

b Bàn luận kết quả

 Từ kết quả trên ta có thể nhận thấy tải trọng nén từ lần 1 đến lần 4 tăng dần

 Dựa vào đồ thị ta thấy sản phẩm có độ giòn nhưng tương đối rất nhỏ do tính chất

bề mặt thể hiện qua điểm đứt gãy đầu tiên

 4 lần thực hiện sản phẩm đều có độ kết cấu tương đương nhau, ở viên kẹo lần thứ

1 thực hiện thì mềm hơn do độ Gum của nó nhỏ nhất

 Gelatin là thành phần chính trong kẹo dẻo, tuy nhiên hàm lượng là khác nhau

cộng với một vài phụ gia được sử dụng để tạo nên độ dai của kẹo Gelatin là thành

phần không thể thiếu tạo ra các sản phẩm có tính dai và đàn hồi có khi để khô sẽ

chuyển sang dạng giòn

BÀI 5: PHƯƠNG PHÁP MÀU

I Sơ lược lý thuyết

a Xác định các thông số màu sắc

Màu sắc là một thuộc tính quan trọng có ảnh hưởng đến sự yêu thích của người tiêudùng đối với chất lượng sản phẩm Một số sắc tố trong thực phẩm, được đo lường bằngcác thiết bị đo màu Hiện nay, việc đánh giá màu sắc đã có sự thay đổi của màu sắc theocác thông số CIELAB Một số hợp chất tạo nên màu cho sản phẩm là phenolics,carotenoids, chlorophyll trong những điều kiện xử lý khác nhau Mối tương quan giữacác hợp chất này và sự thay đổi về màu sắc của một số thực phẩm là rất lớn (R > 0.72)theo phân tích Pearson

Màu đặc trưng thường được lấy từ những không gian màu khác nhau như RGB (đỏ,xanh lá cây, xanh dương) và HSI (sắc thái màu (Hue), độ bão hòa và cường độ màu) bằngnhững phương pháp thông kê Do đó, việc đánh giá những thông số này diễn ra trong thờigian ngắn Những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá sự cómặt của các hợp chất sinh học đi kèm với hoạt động chống oxy hóa như carotenoids,anthocyanin, polyphenol, chlorophyll…

b Nguyên tắc

Các thông số màu sắc có trong không gian màu CIELAB được biểu diễn ở Hình bêndưới Trong không gian màu CIELAB, có một chỉ số về cường độ sáng (L*) và hai tọa độmàu (a* và b*) Chỉ số L* có liên quan đến độ sáng, mỗi màu sắc có thể được xem nhưmột bộ phận của thanh màu xám (grey bar), trong đó màu đen (L*=0) và trắng (L*=100).Tọa độ a* có giá trị âm sẽ cho màu xanh lá cây và giá trị dương cho màu đỏ Tọa độ b*

có giá trị dương cho màu vàng và giá trị âm cho màu xanh dương Ngoài ra, còn một sốgiá trị từ tổng màu khác biệt (total colour difference - ∆E*), sắc độ (C*ab) và sắc tháimàu (hue) cũng cung cấp những thông tin có giá trị