1 CHƯƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) 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 Lưu biến • Lưu biến học là nghiên cứu sự biến dạng và dòng chảy Chất rắn Chất lỏng Trái cây Thịt Bánh kẹo Nước Tương ớt Mayonnaise Nước đường 2 -Vật liệu thực phẩm là các chất không hoàn toàn lỏng hoặc rắn do đo thê hiện tính nhớt đàn hồi, nghĩa là tính chất trung gian của thê lỏng va thê rắn -Các tính chất lưu biến được chuyển sang ngôn ngư thông thường như: vững chắc (firmness), cứng (hardness), khô cứng (crispiness), giòn, dê gãy vơ (brittleness), có thê kéo dài (extensibility)… CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) 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 3 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG (Stress and Deformation) Ứng suất (Stress) là lực tác dụng (theo phương bất ky) trên một đơn vị diện tích. A σ= F/A F σp σt Stress = F/A [Pa, N/m2] • Ứng suất pháp (nén hay kéo): lực tác dụng theo phương vuông góc với bê mặt ⇒ bê dài hay thê tích của vật thay đổi • Ứng suất trượt (hay ứng suất tiếp): lực tác dụng theo phương song song (tiếp xúc) với bê mặt ⇒ lớp bê mặt dịch chuyển so với lớp phía dưới Phân loại ứng suất 4 Ứng suất tác dụng lên vật thê sẽ gây nên biến dạng: - Biến dạng dài + Đô biến dạng Cauchy + Đô biến dạng Hencky - Biến dạng góc khi γ nho thi • Cơ học cô điển phân biệt ro chất lỏng va chất rắn, mỗi trạng thái được mô ta bởi những phương trình khác nhau. Chất rắn được mô ta bởi định luật Hooke, chất lỏng được mô ta bởi định luật Newton. • Tuy nhiên có rất nhiều trạng thái vật chất nằm giữa 2 chất này, đặc biệt là thực phẩm va các vật thê sinh học Chất rắn Định luật Hooke Chất lỏng Định luật Newton Chất trung gian 5 Chất rắn đàn hồi (Elastic Solids) • Chất rắn đàn hồi được mô ta bởi định luật Hookean: Dưới tác dụng của ứng suất kéo hoặc ứng suất nén σ σσ σ = E* ε εε ε c E: modun đàn hồi của chất rắn (Young ’ s or elasticity module ) (độ cứng) • Dưới tác dụng của ứng suất trượt σ ij = G*γ γ : shear strain G: modun trượt • Dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh P = K* ε εε ε υ υυ υ K: modun khối ε υ =∆V/V 6 Ví dụ bài tập Mô đun đàn hồi của táo là 0,6.10 7 Pa 7 8 Bai tập 1 miếng phô mai hình khối chư nhật có kích thước dài x rộng x cao = L x W x H= 0.5 x 0.4 x 0.3 inch. Dùng 1 vật có khối lượng 0.1 lb nén lên miếng phô mai này. Sau khi nén, miếng phô mai có chiều dài là 0.043 ft. Xác đònh độ cứng (modun dan hoi), chiều rộng, chiều cao của phô mai sau nén. Biết tỉ số Poisson của phô mai là 0.25. 1 inch = 2,54 cm, 1 lb = 0,453 kg, 1 ft = 0,3048 m ĐS : E = Pa, W = mm, H = mm Độ biến dạng của thực phẩm theo chiều dài, chiều rộng hoặc đường kính = Độ biến dạng của thực phẩm theo chiều cao x Tỉ số Poisson của thực phẩm đó • Chất rắn đàn hồi là chất bị biến dạng dưới tác dụng của ứng suất hoặc lực. Khi lực khơng còn nó tư khơi phục lại hình dạng ban đầu (Elastic) • Vật sau khi ngừng tác dụng lực khơng khơi phục hình dạng ban đầu gọi là chất dẻo (Plastic) • Chất trung gian là chất có tính chất nằm giữa E va P gọi là Elastoplastic. Có nghĩa là khi ứng suất tác dụng nho nó có thê khơi phục lại hình dạng ban đầu, khi ứng suất lớn hơn một gia trị nào đo nó bị biến dạng vĩnh viễn. 9 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, cm 2 /s – Độ nhớt thực (độ nhớt động lực học, độ nhớt biểu kiến). Poise (g/cm.s), cP, Pa.s (kg/m.s), mPa.s Độ nhớt - Viscosity Tại sao phải đo độ nhớt -Chất lượng, giá trị cảm quan và mong muốn của người sử dụng thực phẩm - sự biến đổi màu sắc, khối lượng riêng, thành phần dinh dưỡng, nồng độ và pH - những kiến thức về độ nhớt mang lại những thông số cho quá trình chế biến thực phẩm 10 Chất lỏng Newton Có 2 tấm phẳng, ở giữa là chất lỏng, tấm ở dưới cô định. Khi ta tác dụng 1 lực lên tấm ở trên, nó sẽ trượt đi kéo theo lớp chất lỏng chạy theo. Tốc đô trượt giảm dần tư trên xuống dưới hình thành một giản đô véc tơ. Chất lỏng Newton dt dx v p = • ==         =       = γ γ dt d dy dx dt d dt dx dy d dy dv • ∗= γµσ 0= ∂ ∂ • γ µ • Định luật Newton vê đô nhớt • µ: hê sô thực nghiệm phu thuộc vào đặc tính của thực phẩm (đô nhớt) • Chất lỏng mà đô nhớt không phu thuộc vào tốc đô trượt gọi là chất lỏng Newton va ngược lại nếu đô nhớt phu thuộc vào tốc đô trượt thi gọi là chất lỏng phi Newton • ∗= γµσ [...]... chia thành hai giai o n, giai o n nhai ban u và giai o n sau khi nhai Sherman (1969) : • Tính ch t b c m t c a th c ph m: c tính hình h c như c h t, phân b c , lư ng khí… • Tính ch t b c hai-xu t phát t s k t h p c a hai ho c nhi u tính ch t có t l không xác nh; Tính ch t lưu bi n như viscosity, elasticity, adhesion • Tính ch t b c ba – ư c phân chia d a trên các quá trình như sau : – Nhai : hard, soft;... t c nh ng thu c tính cơ h c, hình h c và b m t c a s n ph m có th ư c nh n bi t, ánh giá b ng các cơ quan c m nh n cơ h c, xúc giác, th giác hay thính giác » (ISO 5492: 1992, t v ng trong ánh giá c m quan) Phân tích c u trúc là gì? Test v t li u -Tính àn h i -Tính ch t d o -Modun Phân tích c u trúc gãy v c ng m m giòn dai Tính lưu bi n - nh t -Visco-elastic 20 c ng (hardness): thu c tính cơ h c c a... cellular, aerated (x p), crystalline • Nh ng c tính khác – liên quan n vi c ti p nh n m, béo vd: dry, moist, oily Vi c phân nhóm thu t ng này chuyên bi t cho t ng lo i s n ph m nhưng trong m i trư ng h p c th ph i d a trên tính lưu bi n c a s n ph m Trong th c nghi m, b n ch t thay i theo th i gian c a nh n th c có ngu n g c t c m giác cũng ư c công nh n, và thu c tính này ư c chia thành hai giai o n, giai... c a l c, ư ng cong c a s bi n d ng phân lo i các c tính c u trúc then ch t c a m u, là c u n i v i c m quan Ch dùng l c nén Vi c l p l i thao tác nhi u l n giúp ta có th tính toán ư c các c tính c u trúc a ch c năng, có nhi u ng d ng trong công nghi p 27 VARIABLE: TEST CONFIGURATION (imitative test) TEXTURE PROFILE ANALYSIS • c ng = nh c a bi u l c Tính àn h i = Chi u r ng c a ư ng ph c h i (hình)... r ng c a ư ng ph c h i (hình) • L c c k t (Cohesiveness) = A2/A1 HARDNESS F A2 Tính dính k t (Adhesiveness) = Di n tích âm c a l n o u tiên (A3) Tính d gãy (Fracturability) = Ch gãy u tiên trong vòng tròn A1 A3 t SPRINGINESS •Gumminess = Th c ph m bán r n ư c tính b ng c ng x l c c k t •Chewiness = Th c ph m r n ư c tính băng Hardness x Cohesiveness x Springiness ADHESIVENESS Các thông sô vê c u... fundamental : – S d ng nh ng nh nghĩa – Ít b nh hư ng b i d ng c – D dàng so sánh k t qu gi a nh ng s n ph m có ngu n g c khác nhau – Vd : o các tính ch t như nh t, c ng, tính d gãy c a s n ph m • Empirical – Dùng o nh ng thông s không th bi u di n ư c b i nh lư ng lưu bi n cơ b n – Nh ng k thu t này d a trên ba nguyên t c cơ b n c a s bi n d ng : s u n, c t và nén – Cho k t qu nhanh và d s d ng Thư ng... ng n s c m nh n mùi v cũng như n hình th c bên ngoài c a s n ph m • Là m t thu c tính quan tr ng, tuy nhiên, nó m i ư c nhìn nh n m t cách nghiêm túc trong th i gian g n ây 19 ÁP D NG • Nó là m t ph n không th thi u c a ki m FACTORY • RESEARCH soát ch t lư ng (Quality Control) thi t l p m t quy trình ti m năng D oán tính lưu bi n c a s n ph m (quy trình phát tri n) Dùng thi t l p các tiêu chu n ch t... •TABLET STRENGTH •COATING HARDNESS •BLOOM STRENGTH •CONSISTENCY Szczesniak (1963) chia c tính c u trúc thành ba nhóm sau: • c tính cơ h c - liên quan n ph n ng c a th c ph m v i l c nén – Thông s b c 1: hardness, cohesiveness, viscosity, elasticity, adhesiveness – Thông s b c 2 : brittleness, chewiness, gumminess • c tính hình h c-liên quan n kích c , hình dáng và xu hư ng s p x p c a nh ng phân t trong... gi a lư i và vòm mi ng (ch t bán r n) • M m (soft) : cư ng l c th p, vd cream cheese • Ch c (firm) : cư ng l c v a ph i, vd olive • C ng (hard) : cư ng l c cao, vd k o (ISO 5492 : 1992) Tính d v (fracturability): thu c tính cơ h c c a c u trúc liên quan t i l c c k t và l c c n làm v m t s n ph m thành nh ng m nh nh Chúng ư c ánh giá b ng cách nén t ng t s n ph m b ng răng c a ho c b ng các ngón tay... characteristics, pourability One possible criticism : it is based primarily on the rheological properties of the foods rather than on a perceptual basis 23 Jowitt (1974) : • c tính chung-structure, texture, consistency • Thu t ng liên quan n t p tính c a v t ch t dư i ng su t nén ho c ng su t kéo, vd: firm, chewy, stringy, rubbery, sticky, glutinous, brittle, crumbly, crisp • Thu t ng liên quan n k t c u c a . 1 CHƯƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM (Rheology of food Products) Lưu biến • Lưu biến học là nghiên cứu sự biến dạng và dòng chảy Sự. biến dạng của thực phẩm theo chiều dài, chiều rộng hoặc đường kính = Độ biến dạng của thực phẩm theo chiều cao x Tỉ số Poisson của thực phẩm đó • Chất rắn