Bài giảng Vật lý thực phẩm - Chương 3: Các tính chất lưu biến của thực phẩm (Rheology of food products) - Dương Văn Trường

CHƯƠNG 3 CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) Bạn hãy xem một đoạn film ngắn sau đây và Thảo luận cặp đôi, hai bạn sẽ thảo luận trong 5 phút, ghi chép lại nội dụng của bạn mình vừa nói. Trình bày ý kiến của bạn mình trước lớp. 1. Tính chất lưu biến của thực phẩm thể hiện điều gì? 2. Các tính chất đó được ứng dụng như thế nào trong sản xuất thực phẩm Lưu biến • Lưu biến học là nghiên cứu sự biến dạng và dòng chảy Sự thay đổi hình dạng Vật chất chuyển động như thế nào ứng dụng Kiểm tra chất lượng sản phẩm : tính giòn, đàn hồi, dẻo, độ liên kết, phát hiện ra các sản phẩm mới tính toán kỹ thuật (các quá trình truyền nhiệt và động lượng), thiết kế được máy móc, thiết bị chính xác và tiết kiệm năng lượng tính chất cảm quan Ứng suất và biến dạng Trả lời câu hỏi (nhóm 2SV, 5 phút/1 câu hỏi) 1. Khi một miếng thịt heo bị tác động của một lực (ngón tay của người mua hàng) thì nó biến dạng như thế nào? Tại sao miếng thịt heo có thể phục hồi lại trạng thái ban đầu của nó? Sự phục hồi đó có thể hiện được chất lượng của thịt heo. 2. Nếu bạn kéo dài một sợi bún thì sự biến dạng về đường kính và chiều dài như thế nào? Sự thay đổi chiều dài đó nói lên điều gì về cấu trúc của bún. 3. Độ biến dạng dài và biến dạng góc được xác định như thế nào? ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG (Stress and Deformation) Ứng suất (Stress) là lực tác dụng (theo phương bất kỳ) trên một đơn vị diện tích. A = F/AF p t Stress = F/A [Pa, N/m2] • Ứng suất pháp tuyến (nén hay kéo): lực tác dụng theo phương vuông góc với bề mặt  bề dài hay thể tích của vật thay đổi • Ứng suất trượt (hay ứng suất tiếp): lực tác dụng theo phương song song (tiếp xúc) với bề mặt  lớp bề mặt dịch chuyển so với lớp phía dưới Phân loại ứng suất Biến dạng - Biến dạng dài + Độ biến dạng Cauchy + Độ biến dạng Hencky - Biến dạng góc khi  nhỏ thì Định luật Hookean - Chất rắn đàn hồi (Elastic Solids) Dưới tác dụng của ứng suất kéo hoặc ứng suất nén  = E* c E: modun đàn hồi của chất rắn (Young’s or elasticity module ) (độ cứng) • Dưới tác dụng của ứng suất trượt ij= G*  : shear strain G: modun trượt • Dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh P = K*  K: modun khối =V/V Xác định ứng suất gẫy nứt bề mặt • Rp0,2 là giá trị ứng suất mà TP bắt đầu bị gẫy nứt. • Rm là ứng suất tối đa • B là điểm mà TP biến dạng hoàn toàn. • Hệ số Poisson Thực phẩm Hệ số poisson Phomai 0,5 Khoai tây lát 0,49 Cao su 0,49 Miếng táo lát 0,37 Táo 0,21-0,34 Kim loại 0,3 Thủy tinh 0,24 Nút chai bằng gồ 0 Khi  cao : vật thể có E nhỏ, dễ biến dạng Khi  nhỏ : vật thể có E lớn, khó biến dạng. Bài tập 1 Một miếng thịt hình trụ tròn có kích thước Do x Ho = 7x5 cm. dùng một lực tác động vào miếng thịt làm cho đường kính của miếng thịt tăng lên là 7,8 cm. 1. Tính chiều cao của miếng thịt sau nén biết hệ số poisson là 0,32. 2. Tính lực tác động vào miếng thịt? Biết E = 104 Pa Ho Ho Do Bài tập 2 Dùng một vật nặng có khối lượng tương đương 200 ml nước kéo một sợi phở có kích thước ban đầu là Lo x Ro x Ho = 5x0,5x0,2 cm. Sau khi kéo chiều dài giãn ra là 7 cm. biết hệ số poisson của phở là 0,42. 1. Tính môdun đàn hồi của sợi phở? 2. Tính % độ biến dạng của sợi phở 3. Tính chiều rộng, chiều dày sau khi kéo? Lo Ro Ho Bài taäp 3 Một mieáng phoâ mai hình khoái chữ nhaät coù kích thöôùc daøi x roäng x cao = L x W x H= 0.5 x 0.4 x 0.3 inch. Duøng 1 vaät coù khoái löôïng 0.1 lb neùn leân mieáng phoâ mai naøy. Sau khi neùn, mieáng phoâ mai coù chieàu daøi laø 0.043 ft. Xaùc ñònh ñoä cöùng (modun dan hoi), chieàu roäng, chieàu cao cuûa phoâ mai sau neùn. Bieát tæ soá Poisson cuûa phoâ mai laø 0.25. 1 inch = 2,54 cm, 1 lb = 0,453 kg, 1 ft = 0,3048 m Lo Wo Ho Độ nhớt - Viscosity • Độ nhớt là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra giữa các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau. • Phân loại độ nhớt: – Độ nhớt động học: St (stock),cSt, cm2/s – Độ nhớt thực (độ nhớt động lực học, độ nhớt biểu kiến). Pa.s (kg/m.s), mPa.s, Poise (g/cm.s), cP, Chất lỏng Phi Newton Newton Chất lỏng Newton Có 2 tấm phẳng, ở giữa là chất lỏng, tấm ở dưới cố định. Khi ta tác dụng 1 lực lên tấm ở trên, nó sẽ trượt đi kéo theo lớp chất lỏng chạy theo. Tốc độ trượt giảm dần từ trên xuống dưới hình thành một giản đồ véc tơ. Chất lỏng Newton dt dx vp                  dt d dy dx dt d dt dx dy d dy dv    0      Xác định -ứng suất : Tốc độ trượt: Trong tam giác ta có tan = x/H = (V.t)/H. khi đó thì  rất nhỏ nên  = (V.t)/H   • Định luật Newton về độ nhớt • µ: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào đặc tính của thực phẩm (độ nhớt) • Chất lỏng mà độ nhớt không phụ thuộc vào tốc độ trượt gọi là chất lỏng Newton và ngược lại nếu độ nhớt phụ thuộc vào tốc độ trượt thì gọi là chất lỏng phi Newton    • Bài tập Một tấm gỗ phẳng được phủ một lớp chất bao phủ có chiều dày là 1,4 mm, tấm gỗ hình vuông có chiều dài x chiều rộng là : 20 cm x 10 cm, dùng một lực 6 N tác động vào bề mặt song song với tấm gỗ. tính vận tốc chuyển động của bề mặt tấm gỗ ? biết rằng độ nhớt của chất bao phủ là 100 cP. Đáp số : v = 4,2 m/s Thảo luận cặp đôi (5 phút) 1. Tại sao khi uống nước trà thì dễ nuốt còn uống sinh tố trái cây thì khó nuốt hơn? 2. Giải thích tại sao khi cắm ống hút vào cốc sinh tố mãng cầu, lúc đầu hút cần nhiều lực, sau đó lực hút giảm dần mà vẫn có được lưu lượng như ban đầu? 3. Giải thích tại sao tinh bột càng khuấy càng đặc? 4. Giải thích tại sao khi dốc chai nước sốt cà chua thì chúng không chảy, phải dùng một lực đủ lớn bóp vào chai thì sốt mới chảy ra? 5. Giải thích tại sao khi phối trộn nhân chả giò (thịt nghiền và các loại gia vị) thì lúc đầu khó trộn, càng trộn thì càng dễ dàng hơn? Chất lỏng Newton • Phương trình biến dạng tuân theo đẳng thức Newton Hàm liên hệ giữa ứng suất trượt và tốc độ trượt là hàm tuyến tính: VD: nước, trà, cà phê, bia, rượu vang, các loại đồ uống và nước ép trái cây, mật ong Sữa: là nhũ tương có chứa các các giọt bơ nhỏ có đường kính 0,0015 – 0,001mm, chứa 87% nước, 4% chất béo, 5% đường, 3% protein – là chất lỏng Newton Độ nhớt của sữa tăng theo hàm lượng chất béo, nhưng lại giảm khi nhiệt độ tăng Dầu cũng là chất lỏng Newton. Cấu trúc phân tử của nó có mạch dài, chiều dài mạch cácbon của các acid béo càng lớn thì độ nhớt càng lớn. Độ nhớt của dầu tăng cùng với mức độ bão hòa của liên kết cácbon nối đôi. Chất lỏng phi Newton 0      Độc lập với thời gian – Time – independent fluid • Pseudoplastic (shear thinning): Khi tốc độ trượt càng tăng, độ dốc của đường cong càng giảm, độ nhớt giảm – càng khuấy càng loãng : VD: các sản phẩm như : puré chuối, sốt táo đường, nước cam ép cô đặc, kem, máu, các loại sơn và sơn móng tay. σ  o Newton Giả dẻo 1 2 • Dilatant (shear thickening): Khi tốc độ trượt càng tăng, độ dốc của đường cong càng tăng, độ nhớt tăng – càng khuấy càng đặc, trương nở Ví dụ : mật ong (một số loại riêng biệt), tinh bột ngô sống chiếm 40%  o Newton dilatant 1 2 • Chất lỏng dạng Bingham: Nếu ứng suất tác dụng nhỏ hơn ứng suất ngưỡng (0) chất lỏng chưa chảy. Khi ứng suất tác dụng lớn hơn ứng suất ngưỡng (0) chất lỏng chảy và có động thái chảy giống chất lỏng Newton VD: kem đánh răng, sốt cà chua  o Newton σo Bingham σ • Pseudoplastic fluids with yield stress (HB): Khi ứng suất trượt vượt qua giá trị ngưỡng thì chất lỏng chảy và có động thái chảy giống với Pseudoplastic ví dụ : thịt nghiền  o Newton σo H-B σ Mô hình Herschel - Bulkley : shear stress (ứng suất trượt) (Pa) K: consistency index (chỉ số độ nhớt) : shear rate (tốc độ trượt) (1/s) 0: ứng suất ngưỡng (là ứng suất nhỏ nhất để dòng bắt đầu chảy) n: index of flow behavior (chỉ số về động thái chảy), khi n thay đổi thì dáng điệu của đường cong thay đổi 0   nk Mô tả động thái chảy của các dạng chất lỏng Non-newton thông qua mô hình Herschel - Bulkley o Pseudoplastic (chất giả dẻo) có đặc điểm 1. Hợp chất có khối lượng phân tử lớn hay hạt dài 2. Giữa các phân tử có tương tác mạnh với nhau tạo nên sự kết hợp bằng các liên kết thứ cấp 3. Trong phân tử có một trục dài và phân tử không đối xứng do đó nó định hướng theo dòng chảy làm cho độ nhớt giảm 4. Hình dạng và kích thước của hạt không đồng nhất cho phép chúng chồng chất lên nhau. 5. Các phân tử của nó mềm dẻo, có thể làm thay đổi hình dạng của chúng, dãn ra hoặc thu lại tùy theo lực kéo Hydroxyethyl-cellulose Bài tập Khi đo độ nhớt của chất lỏng có phương trình như sau :  = 5000.1,25 ; (Pa) • đây là chất lỏng nào, giải thích ? • tính độ nhớt thực của chất lỏng tại thời điểm đo được vận tốc chảy trong ống là 0,012 m/s trong ống có đường kính 2 mm. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế -Nhớt kế chữ U được điền đầy chất lỏng trong các ống mao dẫn và bầu chứa. Nhớt kế được đặt thẳng đứng và trong thiết bị ổn nhiệt. 3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế -quá trình đo độ nhớt được thực hiện bằng việc xác định thời gian chảy của chất lỏng qua ống mao dẫn. Khi chất lỏng chảy đến vị trí trên của bầu chứa là thời điểm tính thời gian chảy, chất lỏng chuyển động đến vạch dưới của bầu chứa là thời điểm kết thúc tính thời gian 3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế -Từ thời gian chảy từ điểm 1 đến 2, tính toán ra các giá trị về độ nhớt và các thông số vật lý khác như khối lượng phân tử của chất đo. 1 2 3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế Chất lỏng Newton Chất lỏng chảy trong ống mao quản có vận tốc v và lưu lượng Q, với vận tốc v, sinh ra một tốc độ trượt y’, -Dưới tác dụng của lực làm cho chất lỏng chảy (lực sinh ra từ áp suất thủy tĩnh). -Lực đó được tính F = P.A trong đó P : áp suất (N/m²) F : lực tác dụng làm cho chất lỏng chảy (N) A : diện tích bề mặt (tròn), Mà A = R², m². F 3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế -Khi chất lỏng chảy sinh ra một ứng suất trượt xung quanh ống mao quản và thay đổi dọc theo đường ống mao quản Lực đó tình bằng : . 2R. L Như vậy áp suất sinh ra ứng suất, ta có cân bằng do đó LRRP .2.. 2   L RP 2 .   3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế Theo định nghĩa về độ nhớt thì Mà Q = v.R², nên ta có Kết hợp với Ta có : R v . 3 . R Q    L RP 2 .   LQ RP R Q L RP 2. . ³ 2 . 4     3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế Mà Q = V/t; trong đó V :thể tích của dịch lỏng (ml) và t là thời gian chảy của chất lỏng qua ống mao quản (s). - Sự mất mát áp suất thủy tĩnh do cột chất lỏng giảm là P = .g.h Ta có : Suy ra : t LV Rgh . 2. . 4   t LV Rgh . 2. . 4    3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế Đặt  = / : độ nhớt động học Và Đặt Do đó  = k .t Khi đó muốn xác định độ nhớt động học thì chỉ cần xác định thời gian chảy của chất lỏng Newton, vì k = const với các thông số đã cho. t LV Rgh . 2. . 4   LV Rgh k 2. . 4  Bài tập Một nhớt kế dạng ống có công thức tính độ nhớt theo công thức sau  = (.R4g/8V)..t (V : thể tích của chất lỏng, R : bán kính của ống,  : độ nhớt của chất lỏng,  : khối lượng riêng của chất lỏng). Coi như  = K. .t, trong đó K : hằng số của nhớt kế. 1. Người đo được độ nhớt của dịch đường 20 cP (1 cP = 1 mPa.s = 10-3 Pa.s) ở 20°C. ở nhiệt độ này đo được thời gian chảy của chất lỏng qua ống là 4phút 55 giây. Tính hằng số K của nhớt kế biết rằng chất tan có bản chất là Cacbonhydrate có nồng độ 0,5%. 2. thể tích của bầu chứa là 10 ml a. tính lưu lượng của chất lỏng (Q) b. tính bán kính R của ống mao (g = 9,81 m/s²) c. tính vận tốc v của chất lỏng (m/s) d. tính Re của quá trình chảy 3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế - nhớt kế đĩa quay : Nhớt kế trụ đồng tâm : trục quay với tốc độ không đổi trong chiếc cốc cố định, thiết bị đo mômen đạt được để duy trì vận góc của trục quay không đổi. sự đối kháng momen đến từ ứng suất trượt tạo nên trên trục bởi chất lỏng. 3.3. Kiểm tra độ nhớt của thực phẩm bằng nhớt kế Momen được tính (M = F.d) M = 2r h r  = 2  r² h  Với chất lỏng Newton thì độ nhớt được tính : Trong đó : M : momen đo được  : vận tốc góc quay của trụ : độ nhớt của chất lỏng H : chiều cao của trụ quay Rb : bán kính của trụ quay Rc: bán kính của cốc chứa Máy đo độ nhớt tầm thấp từ 15cp đến 20 000 P • Cách hoạt động 1. Kiểm tra cần bằng máy : nút trên đỉnh có bọt bóng nằm đúng ở vị trí tâm. 2. Chuyển sang chế độ speed hoặc spindre, bằng cách gạt cần gạt trên bảng điều khiển. 3. Khi chọn tốc độ thì đặt ở Speed, xoay nút chỉnh tốc độ, khi đó sô tốc độ từ 0-100 sẽ hiện trên màn hình. Các loại cánh khuấy S61, S62, S63 và S64 có thể tích giảm dần. Chọn tốc độ và mã hiệu cánh khuấy. ứng với mỗi tốc độ và cánh khuấy khác nhau thì có một giới hạn đo khác nhau, bạn bấm vào nút Autorange máy sẽ hiện ra giới hạn thang đo. 4. Sau đó gạt cần về giữa để chạy máy. Máy đo độ nhớt tầm thấp từ 15cp đến 20 000 P 5. Dùng cốc chứa dịch cần đo đã hiệu chỉnh về nhiệt độ cố định cho vào khung của cánh khuấy sao cho nước ngập đến vạch của cánh khuấy. 6. Lắp cánh khuấy: ren vặn ngược, một tay giữ cánh khuấy, một tay giữ trục, đẩy trục lên trên để chống quay trục, xoay ngược chiều kim đồng hồ để cánh khuấy đi vào trục quay. Lưu ý khi đưa cánh khuấy vào cốc thì cho bề mặt cánh khuấy tiếp xúc với chất lỏng ít nhất bằng cách nghiêng cánh khuấy, nhúng chìm vào chất lỏng, hạn chế việc tạo bọt bám trên thành cánh khuấy 7. Bấm Motor on để chạy máy 8. Ghi nhận kết quả khi giá trị độ nhớt không đổi (cP). 9. Kết quả = giá trị đo ± sai số (1%giá trị + 1% giới hạn thang đo) PHÂN TÍCH CẤU TRÚC THỰC PHẨM Tầm quan trọng (tại sao chúng ta phải phân tích cấu trúc thực phẩm?) • Hương vị, cấu trúc, hình thức bên ngoài của sản phẩm là ba yếu tố chính quyết định sản phẩm có được chấp nhận trên thị trường hay không. • Cấu trúc thực phẩm là một tính chất hiển nhiên được khách hàng đòi hỏi phải được xác định • Cấu trúc ảnh hưởng đến sự cảm nhận mùi vị cũng như đến hình thức bên ngoài của sản phẩm • Là một thuộc tính quan trọng, tuy nhiên, nó mới được nhìn nhận một cách nghiêm túc trong thời gian gần đây. ÁP DỤNG • Nó là một phần không thể thiếu của kiểm soát chất lượng (Quality Control) • Kiểm tra chất lượng để thiết lập một quy trình tiềm năng • Dự đoán tính lưu biến của sản phẩm (quy trình phát triển) • Dùng để thiết lập các tiêu chuẩn chất lượng • Phù hợp với nhu cầu chất lượng của khách hàng • Phát triển sản phẩm mới • Sự tương quan với cảm quan FACTORY RESEARCH CORRELATION CẤU TRÚC THỰC PHẨM • “All the mechanical, geometrical and surface attributes of a product perceptible by means of mechanical, tactile and, where appropriate, visual and auditory receptors.” • Tất cả những thuộc tính cơ học, hình học và bề mặt của sản phẩm có thể được nhận biết, đánh giá bằng các cơ quan cảm nhận cơ học, xúc giác, thị giác hay thính giác » (ISO 5492: 1992, từ vựng trong đánh giá cảm quan) Độ cứng (hardness): thuộc tính cơ học của cấu trúc liên quan tới cường độ lực cần để làm cho sản phẩm biến dạng hoặc để có thể đâm xuyên qua sản phẩm. Trong miệng, chúng được cảm nhận bằng việc nén sản phẩm giữa hai hàm răng (chất rắn) hoặc giữa lưỡi và vòm miệng (chất bán rắn) • Mềm (soft) : cường độ lực thấp, vd cream cheese • Chắc (firm) : cường độ lực vừa phải, vd olive • Cứng (hard) : cường độ lực cao, vd kẹo (ISO 5492 : 1992) Độ cố kết (cohesiveness): thuộc tính cơ học của cấu trúc liên quan tới mức độ biến dạng mà sản phẩm có thể chịu được trước khi gãy vỡ (ISO 5492 : 1992) Độ giòn (fracturability): thuộc tính cơ học của cấu trúc liên quan tới lực cố kết và lực cần để làm vỡ một sản phẩm thành những mảnh nhỏ. Chúng được đánh giá bằng cách nén đột ngột sản phẩm bằng răng cửa hoặc bằng các ngón tay • Dễ vỡ vụn (crumbly): mức độ lực thấp, vd bánh nướng xốp • Giòn (crunchy): mức độ lực vừa phải, vd táo, cà rốt • Giòn (brittle): mức độ lực cao, vd đậu phộng rang • Giòn (crispy): mức độ lực cao, vd khoai tây chiên • Cứng giòn (crusty): mức độ lực cao, vd vỏ bánh mì Pháp (ISO 5492 : 1992) Gumminess: thuộc tính cơ học của cấu trúc liên quan tới lực cố kết của một sản phẩm mềm bở (tender). Trong miệng, chúng liên quan đến lực cần để nghiền nát sản phẩm thành dạng sẵn sàng cho việc nuốt • xốp giòn (short) : cường độ thấp, vd bánh quy xốp • Bột (mealy, powdery) : cường độ vừa phải, vd khoai tây, đậu Hà Lan khô luộc • Sệt, nhão (pasty) : cường độ vừa phải, vd bột nhào của hạt dẻ nghiền • Dính (gummy) : cường độ cao, vd gelatin thực phẩm (ISO 5492 : 1992) Độ dai (Chewiness): thuộc tính cơ học của cấu trúc liên quan tới lực cố kết, độ cứng hoặc số lần nhai cần thiết để một sản phẩm rắn trở thành dạng sẵn sàng cho việc nuốt • Mềm, bở (tender) : cường độ thấp, vd hạt đậu non • Chewy : cường độ vừa phải, vd fruit gums • Dai (tough) : cường độ cao, vd thịt bò già, da heo (ISO 5492 : 1992) Phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm - Phương pháp phân tích cảm quan : các cơ quan cảm giác của con người để tìm hiểu, mô tả và định lượng các tính chất cảm giác của một sản phẩm thực phẩm như màu sắc, hình thái, mùi, vị và cấu trúc. Người phân tích phải tập luyện và thống nhất các thuật ngữ cảm quan. - Phương pháp phân tích bằng thiết bị : - Phương pháp cơ bản (fundamental methods): - Phương pháp thực nghiệm (empirical methods) - Phương pháp mô phỏng (imitative methods): Ví dụ một test đơn giản Hãy tưởng tượng rằng ngón tay của bạn là một đầu đo gắn với bạn, một loại máy phân tích cấu trúc. Não của bạn đóng vai trò như một phần mềm tính toán các thông tin từ ngón tay và cơ thể của bạn. Đầu tiên ngón tay của bạn di chuyển đến bề mặt của mẫu Phân tích cấu trúc có liên quan đến việc đo các đặc điểm cơ học của mẫu khi mẫu chịu những tác động đã được kiểm soát Ví dụ Một loại máy phân tích cấu trúc ghi lại sự chống lại lực của sản phẩm LFRA TEXTURE ANALYSER 345 Một ngón tay của bạn (đầu đo) chạm vào bề mặt của mẫu, cơ thể của bạn (bộ phận phân tích cấu trúc) bắt đầu nhận được thông tin liên quan tới các đặc điểm cấu trúc của mẫu Ví dụ Khi ngón tay của bạn (đầu đo) ấn xuống mẫu mạnh hơn, nó sẽ đi xuyên qua sản phẩm, và cơ thể của bạn (bộ phận phân tích cấu trúc) sẽ chuyển thông tin chung tới não (phần mềm xử lý) để thực hiện việc đánh giá đặc tính tính chất của mẫu Ví dụ LFRA TEXTURE ANALYSER 345 COMPRESS COMPUTE INTERPRET Bạn di chuyển ngón tay của mình (đầu đo) trở lại vị trí ban đầu và đánh giá thông tin trong não của bạn với chỉ một thông tin đầy dủ đã được chọn Cấu tạo của thiết bị Biểu đồ: nguyên tắc đo lực nén Ba phương pháp đo cấu trúc (ngoài phương pháp đánh giá cảm quan ra) • fundamental : – Sử dụng những định nghĩa – Ít bị ảnh hưởng bởi dụng cụ – Dễ dàng so sánh kết quả giữa những sản phẩm có nguồn gốc khác nhau – Vd : đo các tính chất như độ nhớt, độ cứng, tính dễ gãy của sản phẩm • Empirical – Dùng để đo những thông số không thể biểu diễn được bởi định lượng lưu biến cơ bản. – Những kỹ thuật này dựa trên ba nguyên tắc cơ bản của sự biến dạng : sự uốn, cắt và nén. – Cho kết quả nhanh và dễ sử dụng. Thường được sử dụng nhất trong công nghiệp – Chỉ có thể dùng được ở một vài điều kiện nhất định Phương pháp xác định Biến số: dạng đầu đo Lực đi xuống Nén: Đầu đo (hình trụ hoặc tấm kim loại phẳng) đi xuống đến khi tiếp xúc với mẫu và tác động lên nó một lực Bánh ngọt F t Vết nứt đầu tiên DOWN STROKE UP STROKE Độ cứng Diện tích đầu đo bằng hoặc lớn hơn diện tích của mẫu Lực đi xuống Đâm thủng và xuyên qua: Đầu đo đi xuống đến khi tiếp xúc với bề mặt,khi xuyên qua vật, nó tạo ra cả lực nén và lực cắt Kiểm tra khối GELATIN Lực âm = độ nhớt (Tackiness) của mẫu gelatin F t Giá trị khối (Bloom) là lực tối đa đạt được tại thời điểm gây ra sự biến dạng Diện tích = tác động để đạt tới sự biến dạng Diện tích âm = sự dính kết (adhesion) của mẫu gelatin Biến số: dạng đầu đo Lực đi xuống Đâm thủng và xuyên qua: đầu đo hình côn đi xuống và tiếp xúc với bề mặt mẫu. Tác động của lực sẽ tăng khi diện tích tiếp xúc giữa đầu đo và mẫu tăng.(bơ, phomai) Biến số : loại đầu đo Độ đặc Độ cứng Đặc tính dính kết Đo phomai mềm F t Lực đi xuống Cắt (CUT) và xén (SHEAR): lưỡi dao hoặc thanh cắt đi xuống đến khi tiếp xúc, lực cắt mẫu tạo ra khi khoảng cách đầu đo tăng. Biến số: Loại đầu dò Đo phomai Cheddar Độ cứng Đặc tính dính kết F t Lực đi xuống Đầu đo hình cầu : dùng đầu đo tròn để nén. Đầu đo đi xuống đến khi tiếp xúc với bề mặt, tạo ra chủ yếu lực nén đến khi điểm đó bị cắt hoặc đến khi đợt kiểm tra kết thúc. Biến số : loại đầu đo F t Kiểm tra bề mặt pho mai Brie Độ cứngAPPARENT MODULUS Diện tích thể hiện lực tác động, thể hiện độ đặc Biến số: TEST ACCESSORIES Lực đi xuống Cắt bằng một thanh kim loại: thanh kim loai cố định hoạt động giống như hành động cắt lát (slicing or cutting) Lực cắt thịt heo muối Reformed Diện tích thể hiện độ đặc của sản phẩm Độ cứng Modulus is generated from initial slope Thịt và sản phẩm từ thịt Cá Thực vật Phomai Mỹ phẩm Lực đi xuống Cắt (CUT) bằng thanh WARNER-BRATZLER : sử dụng một thanh được khoét một lỗ hình trụ ở giữa. Loại vết khoét này làm tăng diện tích tiếp xúc, kết quả kiểm tra sẽ ổn định hơn F t Vết gãy đầu tiên Ở các vết gãy tiếp theo, lực giảm dần. Diện tích thể hiện độ đặc của sản phẩm Cắt xúc xích bằng thanh Warner-Bratzler VARIABLE: TEST ACCESSORIES Lực đi xuống Cắt (CUT) bằng công cụ VOLODKEVICH : nguyên tắc hoạt động tương tự như hoạt động nghiền của răng cửa. Ở đây, người ta quan tâm chủ yếu đến đỉnh lực Ngũ cốc Thịt  Trái cây và rau quả Bánh kẹo VARIABLE: TEST phụ Lực cắt của mẫu cà rốt Diện tích thể hiện độ đặc của sản phẩm Độ cứng Điểm Bio-Yield Lực đi xuống Cắt kiểu KRAMER : Cấu trúc gồm có chính xác 10 tấm kim loại, chúng xuyên qua một cái hộp chứa thực phẩm, nén, cắt và đẩy thực phẩm ra ngoài •Nhiều lưỡi cắt xếp song song đặc biệt thích hợp để đánh giá từ nhiều phần nhỏ của sản phẩm hay để đánh giá những sản phẩm có nhiều phần có tính chất khác nhau, nêu lên tính chất tiêu biểu của sản phẩm Ngũ cốc cho bữa sáng Bột nhão  Gạo, đậu đã chế biến  Thịt VARIABLE: TEST ACCESSORIES Lực đi xuống BACK EXTRUSION : Kiểu Ép – Đùn hoạt động bằng cách tác dụng một lực lên thực phẩm đến khi thực phẩm chảy qua một lối thoát. Bị đẩy lên trên theo lối thoát X và Y trong minh hoạ dưới đây. • Lực tham gia cực kỳ phức tạp • Lực tối đa phụ thuộc vào lực nén và thời gian nén. X Y VARIABLE: TEST ACCESSORIES BACK EXTRUSION: Test này đặc biệt thích hợp với sản phẩm sệt, nhớt như : Gel mềm và sữa chua Trái cây và rau củ nghiền Mỹ phẩm Nước sốt và patê Dầu mỡ Diện tích âm của đồ thị gây ra bởi khối lượng của mẫu trên đầu đo và bởi đặc tính dính kết (adhesive). VARIABLE: TEST ACCESSORIES F Modulus (Gradient) t Độ cứng Độ đặc Lực dính kết Light Mayonnaise Standard Mayonnaise Lực đi xuống FORWARD EXTRUSION: Đo lực nén cần để “piston” tròn phẳng có thể đẩy sản phẩm chảy qua một cái lỗ có kích cỡ chuẩn ở bên dưới vật chứa. •Được sử dụng cho rất nhiều loại mẫu: - Gel và sản phẩm bán rắn - Bột nhão - Trái cây và rau củ nghiền - Kem và sản phẩm chăm sóc tóc VARIABLE: TEST ACCESSORIES Lực đi xuống Uốn ba điểm: Test này đo đặc điểm gãy và cong của nhiều dạng vật chất khác nhau như:  Biscuits  Kẹo  Chất dẻo  Mỹ phẩm Thực vật  Polyme VARIABLE: TEST ACCESSORIES Chân đỡ có thể điều chỉnh Mẫu Đầu đo F t Đặc tính của son môi Độ dốc ban đầu Độ cứng Lực giảm ngay khi vật bị gãy VARIABLE: TEST DIRECTION Lực hướng lên: Lực dính kết (Adhesion) được tính toán từ lực cần để kéo giãn mẫu đến khi mẫu vẫn còn tiếp xúc đủ với đầu đo. • Hướng đến cả hai đặc tính âm và dương • Biểu thị lực kéo giữa mẫu và một vật khác mà nó tiếp xúc • Định lượng cổ điển, để tính toán lực kéo của bề mặt phân giới của :  Keo hồ  Bánh kẹo  Kẹo gôm, bột nhão và gel  Gạo và mì sợi VARIABLE: TEST DIRECTION F t Thời gian mà phần mẫu vẫn dính với đầu đo Tác động cần để cắt đứt bề mặt chung giữa mẫu và đầu đo (Adhesiveness) Lực cần để cắt đứt bề mặt chung giữa mẫu và đầu đo (tackiness) ĐẶC TÍNH DÍNH KẾT CỦA SỮA CHUA • Imitative – Dụng cụ mô phỏng các dạng tác động của khách hàng lên thực phẩm ví dụ : bắt chước hoạt động của răng. – Trong một vài trường hợp, các kết quả đo nhận được từ dụng cụ phân tích có thể liên hệ với các giá trị cảm quan, người ta gọi đó là spychorhéologie VARIABLE: TEST CONFIGURATION Lực tác động lên xuống nhiều lần  TEXTURE PROFILE ANALYSIS (TPAkỹ thuật sử dụng đường cong của lực, đường cong của sự biến dạng để phân loại các đặc tính cấu trúc then chốt của mẫu, là cầu nối với cảm quan.  Chỉ dùng lực nén, 2 lần nén trên cùng một diện tích.  Việc lặp lại thao tác nhiều lần giúp ta có thể tính toán được các đặc tính cấu trúc  Đa chức năng, có nhiều ứng dụng trong công nghiệp Các thông số về cấu trúc (tạm dịch) - Độ giòn (Fracturability, N ) - Độ cứng (Hardness, N) - Đô cố kết (Cohesivement) - Độ đàn hồi (Springiness, m) - Độ dính bề mặt (Adhesivement, J) - Độ dẻo (Gumminess,N) - Độ dai (lực nhai) (Chewiness, J) • Hardness : Độ cứng (N): Là lực nén lớn nhất • p1 • Fracturability : Độ giòn (N): Là lực bắt đầu làm nứt gãy thực phẩm. • Phim 1 • Phim 2 • Cohesivement : Độ cố kết của thực phẩm: Là tỉ số giữa công nén lần 2/lần 1 = area2/area1. • P1 • P2 • Adhesivement : độ dính bề mặt của thực phẩm: Là công cần thiết kéo đầu dò ra khỏi thực phẩm = area 3. • P1 • Độ phục hồi (resilience) của thực phẩm: là khả năng phục hồi trở lại vị trí ban đầu. Là tỉ số area 5/area4 • Springiness của thực phẩm: Là tỉ số khoảng cách nén lần 2/khoảng cách nén lần 1 (distance 2/distance1) • P1 TEXTURE PROFILE ANALYSIS • Hardness • Adhesiveness • Cohesiveness • Compressibility • Elasticity • Resilience • Fracturability • Gumminess • Chewiness Gumminess: The energy required to disintegrate a semisolid food so that it is ready for swallowing Gumminess = Hardness x cohesiveness Chewiness : The energy required to chew a solid food until it is ready for swallowing. Chewiness = hardness x cohesiveness x springenes Gumminess : độ dẻo (N) Chewiness : lực nhai (N.mm) ; N.mm = mmJ, J Cho quá trình nén TPA như sau : công nén vùng A = 8 j, vùng B = 4j, vùng C = 7 J và vùng D = 0,003 J. Tính độ cứng, độ cố kết, độ dính bề mặt, springiness (độ đàn hồi), độ dẻo (Gum), độ dai (Chewiness) của SP 2 5 7 9 12 14 15 F(N) 8 6 S, mm A B C D