Ứng dụng của hiện tượng bề mặt trong công nghiệp thực phẩm nhóm 1

Nội áp kéo các phân tử chất lỏng vào trong theo hướng vuông góc với bề mặt, làm cho bề mặt giảm đến tối thiểu trong điều kiện nhất định.. Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt: • Độ l

Chào mừng cô và các bạn đến với

buổi thuyết trình

của nhóm 2

Nha Trang, ngày 22/4/2013

Chủ đề thuyết trình:

Ứng dụng của hiện tượng bề mặt trong công nghiệp thực phẩm

Nhóm 2 Lớp 53CNTP-1 Giáo viên hướng dẫn:

Đặng Thị Thu Hương

- Lên kế hoạch nhóm và tổng hợp slide.

- Chuẩn bị tài liệu và slide cho nội dung 4.

- Trả lời câu hỏi của nhóm 1.

Nguyễn Phúc Phú - Chuẩn bị tài liệu và slide cho nội dung 1.

- Thuyết trình nội dung 1.

Nguyễn Thị Hoài Thương -Chuẩn bị tài liệu và slide cho nội dung 1.

- Đặt câu hỏi (có câu trả lời) cho lớp.

Phạm Thị Mỹ Tuyên - Chuẩn bị tài liệu và slide cho nội dung 2.

- Thuyết trình cho nội dung 2

Nguyễn Thị Minh Huệ - Chuẩn bị tài liệu và slide cho nội dung 2.

- Đặt câu hỏi (có câu trả lời) cho lớp.

Họ và tên Nhiệm vụ

Trần Đình Đan -Chuẩn bị nội dung và slide cho nội dung số

2.

- Trả lời câu hỏi của nhóm 3 và 4

Nguyễn Thế Bình -Chuẩn bị nội dung và slide cho nội dung 3.

- Trả lời câu hỏi của nhóm 6 và 5

Nguyễn Văn Trường -Chuẩn bị nội dung và slide cho nội dung 3.

- Trả lời câu hỏi của nhóm 8 và 7.

Nguyễn Thị Thảo -Chuẩn bị nội dung và slide cho nội dung 4.

- Đặt câu hỏi (có câu trả lời) cho lớp.

Nguyễn Hồng Phong -Chuẩn bị nội dung và slide cho nội dung 4.

I V.Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm:

I Sức căng bề mặt:

1 Khái niệm:

Là lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài

của ranh giới phân chia và làm giảm

Ngoài ra, lực ép các phân tử nằm trên bề mặt vào trong được gọi là nội áp Nội áp kéo các phân tử chất lỏng vào trong theo hướng vuông góc với bề mặt, làm cho bề mặt giảm đến tối thiểu trong điều kiện nhất định

Dưới tác dụng của sức căng bề mà không có tác dụng của ngoại lực, chất lỏng luôn có dạng hình cầu

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến

sức căng bề mặt:

• Độ lớn của sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản

chất của các pha tiếp xúc, nhiệt độ và lượng chất hòa tan

Sức căng bề mặt của chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ, đối với nhiều chất lỏng, sức căng bề mặt giảm khi nhiệt độ tăng

Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của chất tiếp xúc.Vd: sức căng bề của nước trên hơi nước sẽ khác với sức căng bề mặt của nước trên benzene

Hình 1:

a)Giọt nước trên bề mặt ghét nước(hydrophobic) b)Giọt nước trên bề mặt thích nước(hydrophilic).

3 Các hiện tượng bề mặt:

 Hiện tượng dính ướt: Khi lực hút giữa các

phân tử chất rắn với các phân tử chất lỏng mạnh hơn lực hút giữa các phân tử chất

lỏng với nhau thì có hiện tượng dính ướt

 Hiện tượng không dính ướt : Khi lực hút

giữa các phân tử chất rắn với các phân tử chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau thì có hiện tượng không

11Thí nghiệm:

Nhỏ giọt nước lên lá sen và tấm kính thủy tinh

=> Không xảy ra sự dính ướt

 Hiện tượng mao dẫn:

 Hiện tượng mức chất

lỏng trong các ống có

đường kính nhỏ luôn cao

hơn, hoặc hạ thấp hơn

so với bề mặt chất lỏng

ở bên ngoài ống gọi là

hiện tượng mao dẫn

 Đường kính trong của

các ống càng nhỏ thì độ

dâng cao hoặc hạ thấp

càng lớn

4.Phương pháp xác định

sức căng bề mặt:

- Sức căng bề mặt của chất lỏng được

xác định tại một điều kiện nhất định (nhiệt độ, áp suất,…), 3 phương pháp

thường sử dụng:

• Vòng Du Nouy

• Tấm Wilhelmy

• Cân giọt chất lỏng.

a) Phương pháp kéo vòng du nouy:

- Dựa trên nguyên tắc xác

định lực kéo vòng kim loại

b) Phương pháp tấm Wilhelmy:

- Tiến hành giống phương pháp kéo vòng,

trọng lượng bản mỏng (thủy tinh hay Platin) nhúng trong chất lỏng cân bằng với lực gây nên sức căng bề mặt tác dụng lên chu vi

đầu bản mỏng

- Ưu điểm: Thuận lợi cho nghiên cứu sự

hấp phụ trên bề mặt chất lỏng hay đơn lớp, không cần hiệu chỉnh nhưng có thể đạt độ chính xác đến 0,1%

c) Phương pháp cân giọt chất lỏng:

- Cách làm: Thu giọt chất lỏng hình thành

dưới mao quản, cân để xác định chính

xác khối lượng 1 giọt bằng phép lấy trung bình

- Sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm,

nhằm xác định sức căng bề mặt trên ranh giới lỏng-khí, lỏng- lỏng

- Chất hoạt động bề mặt có tác dụng:

+ Làm giảm sức căng bề mặt phân chia

pha

+ Tạo một lớp phân chia bề mặt

+ Tạo các điện tích cùng dấu trên bề mặt

pha phân tán

+ Tạo hệ các giọt lỏng phân tán có kích

thước các giọt nhỏ và đồng đều

+ Tạo độ nhớt cao trong pha liên tục

VD: xà phòng, nước rửa chén,…

2.Cơ chế hoạt động:

- Khi cho chất hoạt động bề

mặt vào trong dung dịch,

nó sẽ tạo thành các hạt

mixen (micelle)

- Tùy theo môi trường mà

hạt mixen có đầu quay ra

ngoài hay vào trong

Anion xà phòng

VD: Xét cơ chế hoạt động của xà phòng

- Khi hòa tan xà phòng vào nước, phần đuôi kị nước có xu hướng tập trung ở bề mặt phân

cách hoặc kết hợp với nhau tạo thành những khối cầu (hạt mixen)

-Những vết bẩn bám trên vật rắn mà không bị nước rửa trôi, vì thế phần đuôi kị nước của xà phòng đễ dàng thâm nhập vào vết bẩn.

- Lúc này, phần đầu ưa nước của xà phòng bị các phân tử nước lôi kéo ra ngoài

Anion xà phòng

Cuối cùng vết bẩn tách ra khỏi vật rắn, bị

phân chia thành những hạt nhỏ được giữ

chặt bởi phần đuôi kị nước của xà phòng và phân tán vào trong nước

Anion xà phòng

QUẦN ÁO

3 Phân loại:

Theo bản chất ái nước:

o Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm

Ví dụ: Xà phòng, Natri lauryl ete sunfat

o Chất hoạt động bề mặt mang điện tích

dương Ví dụ: Cetyl trimetylamoni bromua (CTAB)

o Chất hoạt động bề mặt không mang điện tích Ví dụ: Etylen oxit

o Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Ví dụ:

oGốc ankyl mạch ngắn thu từ alcol.

oCác hydrocacbon từ dầu mỏ

oTừ phản ứng Fischer

4 Một số chất hoạt động bề mặt:

a)Carrageena:

 Nguồn gốc: Được chiết xuất từ rêu Irish moss

 Cơ chế tạo gel: xuất hiện sự chuyển đổi cấu

hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là

sự kết hợp các xoắn và tụ hợp lại có trật tự tạo thành xoắn kép – gel

 Carrageena có khả năng tạo gel ở nồng độ thấp

(nhỏ hơn 0,5%)

 Vai trò:

Tham gia như một chất tạo đông

Làm bền nhũ tương, giúp cho dung dịch ở trạng thái nhũ tương được cân bằng, không bị tách

lớp

Thay đổi kết cấu của sản phẩm với tính chất hóa

lý, cơ học mong muốn, tạo sản phẩm đông đặc

có độ bền dai

Giúp ổn định các tinh thể trong các sản phẩm

 Ứng dụng:

Có khả năng liên kết với các hạt protein của sữa, làm cho hạt nhũ tương sữa – nước bền vững

=> ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sữa

Có khả năng tăng hiệu suất sản phẩm bằng các giữ nước bên trong sản phẩm => ứng dụng

b) Pectin:

Nguồn gốc: là một polysaccharide tồn tại phổ

biến trong thực vật, là thành phần tham gia vào cấu trúc tế bào ở thực vật

Dưới tác dụng của acid, enzyme protopectinaza hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic

có đơn phân tử là galactoronic và rượu metylic

33

 Cấu tạo phân tử:

Là một dẫn xuất của acid pectin

Acid pectin là một polymer của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glycozide

Phân loại:

Trong thực vật: Pectin hòa tan, Pectin

không hòa tan

Mức độ methoxyl hóa và este hóa: Pectin methoxyl hóa cao (chất này làm tăng độ

nhớt cho sản phẩm), Pectin methoxyl hóa thấp (dùng làm màng bao bọc sản phẩm)

 Tính chất:

Là chất keo háo nước => khả năng hydrat hóa cao

Mang điện tích âm nên có khả năng đẩy lẫn

nhau => làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch

Khi làm giảm hydrat hóa và độ tích điện, sẽ làm sợi Pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau => tạo một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong

 Ứng dụng:

Tạo cấu trúc gel cho thực phẩm cần có sự ổn

định của nhiều pha

Tạo ra cấu trúc trong mứt đông và mứt trái cây không bị thay đổi trong quá trình vận chuyển, tạo mùi vị thơm ngon cho sản phẩm và giảm sự phá

cỡ cấu trúc

c) Gelatin :

 Nguồn gốc: Là các polypeptit cao phân tử dẫn xuất từ collagen, là thành phần protein chính trong các tế bào liên kết của nhiều loại động vật

41

c)Sodium alginate:

• Là polysaccharide, sử dụng như chất nhũ hóa ion hoặc chất làm dày dung dịch

• Chiết xuất từ rong nâu Phaeophyecae , có khả năng tan trong nước lạnh

• Nhược điểm: tan kém trong môi trường giàu canxi Khắc phục bằng cách thêm acid citric

• Là một chất nhũ hóa nên được sử dụng

nhiều trong công nghiệp thực phẩm cho ra các sản phẩm như sữa, thạch trái cây,…

• Bên cạnh đó, nó vẫn được coi là một chất độc hại khi con người sử dụng nó trong

việc làm giả thực phẩm Chẳng hạn như là trứng gà.

45Công nghệ làm trứng gà giả của Trung Quốc

III Các hệ nhiều pha:

- Nguyên là phần độc lập, nguyên tử hóa học, chất

hóa học cấu tạo nên pha Các nguyên không thể đổi lẫn cho nhau nhưng có thể chuyển từ pha

này sang pha khác

- Tập hợp các pha ở cùng một trạng thái được gọi

VD: 2 pha rắn và lỏng

2 Phân loại:

a) Hệ keo:

- Hệ keo là hệ dị thể trong đó gồm có 2 pha: pha

liên tục (môi trường phân tán ) và pha gián đoạn (các hạt keo có kích thước nhỏ cỡ nanomet) Sự phá vỡ 1 hệ keo người ta goi là sự đông tụ hay keo tụ Một hệ keo được gọi là bền khi các hạt

keo nằm lơ lửng, phân tán đều

- Phá vỡ hệ keo có thể bằng 2 cách sau:

• Trung hòa điện bằng cách cho thêm muối hoặc

thay đổi pH của dung dịch

• Thêm vào các tác nhân gây keo tụ thường là các

polyme mang điện tích trái dấu với hệ keo (khi

Ví dụ: phù sa sông Hồng,

sương mù Đà Lạt

3 Hệ nhũ tương:

- Là hỗn hợp của 2 chất lỏng trong đó 1 chất là pha liên tục, chất còn lại có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán

- Hệ nhũ tương không bền có xu hướng phân tách làm bền bằng cách thực hiện đồng hóa, khuấy,

đánh, người ta thường thêm các chất hoạt động

bề mặt để làm bền hệ nhũ tương

4 Hệ gel:

- Là hệ trong đó có một mạng lưới xốp 3 chiều được tạo nên bởi những hạt có kích thước nanomet và bên trong mạng lưới chứa đầy chất lỏng

- Xét về cơ học, hệ gel có tính chất của chất rắn,

nhưng tính toán về thể tích và khối lượng thì phần lớn trong hệ gel là chất lỏng

- Để tạo hệ gel, người ta dùng các polyme sinh học như gelatin, pectin, agar, caramen,… những chất này khi tan vào trong nước thì tạo ra mạng lưới

không gian 3 chiều và bên trong chứa đầy chất

lỏng

IV Ứng dụng trong công nghiệp

thực phẩm:

 Mục đích của chất hoạt động bề mặt:

+ Nâng cao chất lượng sản phẩm

+ Tăng tính cảm quan của thực phẩm, tạo cấu trúc mong muốn ở sản phẩm, kéo dài thời gian

sử dụng của sản phẩm

+ Góp phần điều hoà nguồn nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất thực phẩm

+ Đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của người

tiêu dùng về chất lượng cũng như số lượng

+ Đa dạng hoá các sản phẩm thực phẩm

Chất nhũ hóa cho bánh

kẹo, bơ sữa và đồ

hộp… nhằm đạt được

độ cảm quan cao, tạo

cảm giác ngon miệng,

gia tăng thời hạn bảo

quản

59

Sữa chua có đường:

Lợi ích của sữa chua :

Có nhiều vi khuẩn có ích

Tốt cho đường ruột, chứa nhiều vitamin (B5, B12,D…)

Tăng khả năng đề kháng

Ngăn ngừa bệnh cao huyết áp

Khôi phục sức khỏe nhanh, chữa cảm lạnh, giảm cân …

61

Chỉ tiêu chất lượng của sữa chua:

a) Chỉ tiêu cảm quan:

Bảng 1:

Mùi vị Đặc trưng cho từng loại sản

phẩmTrạng thái Mịn, đặc sệt

b) Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu:

Protein được phân cắt thành các acid

amin Lipid được thủy phân thành các

acid béo và glyceryl.

c) Chỉ tiêu chỉ điểm vi sinh:

Giàu protein, giàu vitamin, không có

cholesterol.

d) Chỉ tiêu vệ sinh về hóa lý, vi sinh vật,

kim loại nặng:

Tên chỉ tiêu Mức cho phép Hàm lượng chất khô không chứa chất

béo (% khối lượng), không nhỏ hơn 8,2

Hàm lượng chất béo (% khối lượng) > 0,5

nhà sản xuất

Bảng 3: Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa chua

Tổng số vi sinh vật hiếu khí (số khuẩn lạc

Salmonella (số vi khuẩn trong 25g sản

Nấm men và nấm mốc (số vi khuẩn có trong

Bảng 4: Hàm lượng kim loại nặng có trong

Quy trình sản xuất sữa chua có đường

Nhập nguyên liệu

Phối trộn Lọc Bồn cân bằng

Xử lý nhiệt Đồng hóa 1

Thanh trùng 1

Đồng hóa 2 Thanh trùng 2 Làm nguội Lên men

Làm lạnh 2 Bồn rót

Men cái

 Sản xuất sữa chua dựa trên nguyên tắc:

Sữa bò tươi hoặc sữa hoàn nguyên được

cho lên men với các chủng vi khuẩn có lợi

cho đường ruột (ví dụ: Lactobacillus

bulgaricus, Streptocoocus thermophilus)

nhằm chuyển đường trong sữa thành acid lactic, tạo độ chua cho sản phẩm

Lactobacillus bulgaricus

Ở giai đoạn phối trộn, sữa bò tươi, bột sữa gầy, bột sữa 25% béo, nước gia nhiệt được đem đi phối trộn tạo ra khối đồng nhất

Các chất nhũ hóa đưa vào giai đoạn này

Cơ chế làm việc của chất nhũ hóa: Làm vỡ, làm giảm kích thước những hạt thuộc pha

phân tán và phân đều chúng trong pha liên tục

Tạo dạng gel cấu trúc bền vững cho sản phẩm

Giúp sản phẩm có hàm lượng chất béo thấp như sữa chua không bị tách lớp trong thời gian bảo

 Làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha quan

hệ nhũ tương và hình thành nên một màng bảo vệ bao bọc xung quanh các hạt của pha phân tán,

Chất nhũ hóa phải đảm bảo được:

Không độc hại đối với sức khỏe con người

Phải không độc hại, không màu, không mùi, không vị, ít biến đổi trong quá trình chế biến và bảo quản sữa

Tuân theo quy định trong vệ sinh an toàn thực phẩm

Chất nhũ hóa thường được sử dụng là:

Chất nhũ hóa E471: Độ ẩm 3%, tỷ lệ

sử dụng 0,3% khối lượng thành phẩm

Chất ổn định E407: Độ ẩm 3%, tỷ lệ

sử dụng 0,4% khối lượng thành phẩm

Có thể bổ sung chất làm dày E440

để tránh hiện tượng tách pha của sữa thành phẩm

Pectin, gelantin thực phẩm, lecithin,

=>Chất hoạt động bề mặt đóng vai trò quan

trọng trong cuộc sống hằng ngày Đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm, góp

phần làm đa dạng hóa sản phẩm và đáp ứng nhu cầu của con người

Tài liệu tham khảo:

Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý lắng

nghe!

Câu hỏi:

1) Nêu cơ chế di chuyển của nhện nước?

2) Nêu những ứng dụng của hiện tượng mao

dẫn trong ngành công nghiệp thực phẩm

3) Nêu một số câu ca dao, tục ngữ có liên quan

tới hiện tượng bề mặt

4) Tại sao phần lớn các chất hoạt động bề mặt

lại có thành phần từ tự nhiên và động vật? 5) Nêu cơ chế làm việc của silicagel?