13 BÀI 3: THỰC HÀNH MÁY ĐO CẤU TRÚC BẰNG THIẾT BỊ TEXTRURE – ANALYZE I. Cơ sở lý thuyết: Các nguyên tắc đo cấu trúc: Nén: Đây là phép đo đơn giản nhất. Mẫu được làm biến dạng và mức độ biến dạng và/ hoặc sức bền của mẫu được ghi nhận và sử dụng như một chỉ số cấu trúc của thực phẩm. Trong quá trình đo, đầu đo di chuyển đến điểm tiếp xúc với mẫu, tác dụng lực lên mẫu. Đầu đo thường có dạng hình trụ hoặc đĩa phẳng, đường kính bằng hoặc lớn hơn mẫu ( phụ thuộc vào mức độ biến dạng). Nếu mẫu có bề mặt lớn hơn đầu đo thì đầu đo có thể đâm thủng hay xuyên vào mẫu. Các phép đo nén đơn giản thường gọi là nén một trục, nghĩa là mẫu được nén theo một hướng và không bị giới hạn theo hai hướng khác. Nguyên tắc nén này làm thay đổi hình dạng mẫu và áp dụng phổ biến cho các loại thực phẩm dạng rắn. Khi mẫu bị nén theo 3 hướng, thường bằng áp suất thủy lực thì gọi là nén khối. Nguyên tắc này làm thay đổi thể tích mẫu nhưng không làm thay đổi hình dạng. Nén khối thường ít dùng trong đo thực phẩm vì quá trình tiến hành chậm và khó khăn ( dùng áp suất thủy lực). Các đầu đo sau đây thường dùng trong phương pháp nén: - Các đầu đo dạng xylanh - Các đầu đo dạng hình cầu - Thiết bị Ottawa - Các đầu nén phẳng Đâm xuyên: Trong phép đo này, đầu đo đâm xuyên vào mẫu và giá trị lực cần thiết để đạt chiều sâu xuyên vào hoặc chiều sâu xuyên được trong một khoảng thời gian nhất định, dưới những điều kiện xác định được đo và ghi nhận là độ cứng, độ chắc độ dai hay các tính chất cấu trúc khác của thực phẩm. Phép đo này làm mẫu biến đổi không thuận nghịch. Mẫu đo phải có diện tích bề mặt lớn hơn diện tích tiếp xúc với đầu đo sử dụng, nếu mẫu nhỏ hơn diện tích tiếp xúc đầu đo thì trở thành nguyên tắc nén. Giá trị lực đo được càng lớn thì vật liệu có sức bền càng lớn. Các đầu đo được sử dụng trong phương pháp đâm xuyên: - Các đầu đo dạng mũi kim - Các đầu đo dạng hình cầu 14 Cắt: Nhiều thiết bị ngoại vi có một hay nhiều lưỡi dao dùng để cắt mẫu dưới những điều kiện nhất định. Lực cực đại cần thiết và/ hoặc công suất cần thiết để cắt mẫu ghi nhận là độ chắc, độ dai…của mẫu. Mặc dù thuật ngữ cắt được dùng để mô tả phép đo này nhưng nó bao gồm một mô hình phức tạp của nhiều lực tác dụng: lực nén, lực kéo cũng như lực cắt. Do đó, các kết quả không thể diễn tả bằng các thuật ngữ ứng suất cắt mà có thể xem như sự so sánh sức bền của mẫu trong những điều kiện biến dạng nhất định. Các thiết bị cắt thường được sử dụng cho thực phẩm có thớ, sợi như thịt, các sản phẩm thịt hay rau quả ( măng tây) như: - Thiết bị cắt Warner – Brazler - Volodkevich Bite Jaws – thiết bị này là mô hình hóa răng người khi cắn mẫu thực phẩm, bao gồm quá trình cắt và nén. - Thiết bị cắt Kramer Nén – đẩy: Phép đo nén đẩy gồm có lực tác dụng lên thực phẩm đến khi nó chảy qua lối thoát là một hay nhiều rãnh hoặc lỗ trong thiết bị đo. Thực phẩm bị nén đến khi cấu trúc bị phá vỡ và đẩy ra ngoài qua những lối thoát đó. Mô hình các lực trong phép đo này rất phức tạp. Thông thường giá trị lực cực đại cần thiết để thực hiện việc nén đẩy được đo và sử dụng như một chỉ số tính chất cấu trúc. Phép đo này áp dụng cho các loại thực phẩm chất lỏng nhớt, gel bơ, bơ thực vật, các loại rau quả. Thiết bị Ottawa thường được sử dụng trong phép đo này. Kéo căng: Sức căng được xác định như là một lực trực giao với bề mặt mà nó tác dụng, và hướng ra ngoài vật thể. Sức căng cơ bản của vật liệu được xác định là tải trọng cực đại có thể đạt được tác động lên mẫu đo, được phân chia bởi diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu. Một phép đo sức căng thông thường, mẫu đứt gãy gần như ngay lập tức trong một mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng chứa lực tác dụng. Lực cực đại là sức căng của vật liệu. Các phép đo kéo căng không ứng dụng nhiều cho thực phẩm bởi vì quá trình này đòi hỏi có lực nén thực phẩm giữa các răng hàm, mà không cần sức căng. Các phép đo này được sử dụng để đo độ bám dính của thực phẩm với một bề mặt nào đó, chẳng hạn như tính đàn hồi của mì ống, độ giãn dài của bột nhào. Đầu đo nén trên thực phẩm, khi đó giá trị lực cần thiết cần để kéo mẫu ra khỏi sẽ được đo Các thiết bị ngoại vi được sử dụng trong phép đo này bao gồm: - Thiết bị đo độ kéo giãn bột nhào và gluten SMS/Kieffer 15 - Thiết bị đo mỳ ống/ mỳ sợi - Hàm kẹp để đo giãn Bẻ gãy và uốn cong: Khả năng gãy vỡ còn gọi là độ giòn, đó là lực làm mẫu vỡ vụn. Thực phẩm có tính giòn là có độ cứng lớn và độ dính thấp. Độ giòn của thực phẩm được đo bởi lực có phương ngang mà với lực ấy mẫu di chuyển khỏi điểm có lực tác dụng theo phương thẳng đứng. Uốn cong là sự kết hợp của lực nén, lực kéo và lực cắt. Các phép đo uốn cong thường sử dụng trong đo vật liệu vì chúng dễ thực hiện và không cần đặt mẫu trên dụng cụ. Sự gãy vỡ bắt đầu chủ yếu ở phía ngoài của phần mẫu bị căng ra. Vật liệu dễ vỡ có một đường cong lực - biến dạng đặc trưng, từ đó có thể định độ dốc của đoạn từ điểm bắt đầu đi đến đỉnh đường cong, sau đỉnh này ( sau khi vỡ) lực giảm nhanh. Các phép đo thường áp dụng cho thực phẩm có dạng thanh hay mảnh. Các thiết bị ngoại vi thường dùng trong phép đo này gồm: - Thiết bị đo độ giòn - Thiết bị uốn cong ba điểm II. Thực hành đo cấu trúc: a. Mục đích: Tìm hiểu về máy đo cấu trúc, các nguyên lý đo và các loại đầu đo. Vận hành được máy đo cấu trúc, xử lý số liệu, rút ra kết luận sau khi thực hành. b. Yêu cầu: Xác định được loại đầu đo thích hợp. Trong bài này ta dùng đầu dò nén. Xác định được các đại lượng theo yêu cầu c. Vật liệu thí nghiệm: Củ cải trắng, của cải đỏ d. Tiến hành thí nghiệm: Chuẩn bị mẫu: Mẫu được cắt khoanh có đường kính d = 3 cm, dày 3 cm. Mỗi loại cắt 9 mẫu. Tiến hành ở 3 điều kiện thí nghiệm: chần qua nước nóng, để nhiệt độ thường, đông lạnh. III. Kết quả đồ thị đo cấu trúc: a. Đồ thị cho mẫu củ cải trắng và carot ở điều kiện thường: - Carot: 16 Mẫu 1 mẫu 2 Mẫu 3 - Củ cải trắng: mẫu 1: 17 Mẫu 2: Mẫu 3: b. Đồ thị cho mẫu carot và củ cải trắng ở điều kiện chần: - Carot: Mẫu 1: 18 Mẫu 2: Mẫu 3: - Củ cải trắng: Mẫu 1: 19 Mẫu 2: Mẫu 3: c. Đồ thị cho mẫu carot và củ cải trắng điều kiện lạnh: - Carot: Mẫu 1: 20 Mẫu 2: Mẫu 3: - Củ cải trắng: Mẫu 1: 21 Mẫu 2: Mẫu 3: Bảng tính toán độ giòn theo công thức: - Độ giòn: là ( lực, khoảng cách) làm cho vật liệu vỡ khi biến dạng nhỏ. Nó dùng đánh giá trong đóng gói, vận chuyển. Khoảng cách mà sản phẩm vỡ thường dùng đánh giá độ giòn. Công thức: Độ giòn = 1/ Fd Với: F: (lực) kết quả đo được ( kg) d: khoảng biến dạng 10mm = 0.01m Bảng tính toán độ chống chịu theo công thức: 22 - Độ chống chịu: là khả năng chống lại lực xuyên của đầu dò vào thực phẩm lúc ban đầu. Độ dốc ban đầu của đường cong là đại diện cho độ chống chịu. Công thức: Độ chống chịu = F 2 /d Với: F: (lực) kết quả đo được ( kg) d: khoảng biến dạng 10mm = 0.01m Bảng so sánh anova về sự khác biết độ giòn và độ chống chịu của carot với cải trắng: Anova: Single Factor Mẫu thường SUMMARY Groups Count Sum Average Variance Column 1 3 64 21,33333333 30,33333 Column 2 3 39 13 0,25 ANOVA Source of Variation SS df MS F P-value F crit Between Groups 104,1666667 1 104,1666667 6,811989 0,059421 7,708647422 Within Groups 61,16666667 4 15,29166667 Total 165,3333333 5 Ftính<Fbảng: không có sự khác biệt nhiều giữa các mẫu trong điều kiện thường Mẫu lạnh Anova: Single Factor SUMMARY Groups Count Sum Average Variance Column 1 3 50,5 16,83333333 41,58333 Column 2 3 39,5 13,16666667 2,583333 [...]... nhau Nhưng trong 3 điều kiện thí nghiệm, cải trắng vẫn có sự khác nhau như trên bảng anova đã kết luận Câu 5: so sánh sự khác nhau về độ giòn và độ chống chịu của carot trong 3 điều kiện: Bảng số liệu đo từ đồ thị: carot thường 1 2 3 carot lạnh carot chần 25 24 13 15 11,5 7,5 24 15 6,8 Bảng anova so sánh: Anova: Single Factor SUMMARY Groups Column 1 Column 2 Column 3 Count Sum Average Variance 64 21,33333 . phép đo này gồm: - Thiết bị đo độ giòn - Thiết bị uốn cong ba điểm II. Thực hành đo cấu trúc: a. Mục đích: Tìm hiểu về máy đo cấu trúc, các nguyên lý đo và các loại đầu đo. Vận hành được máy. 13 BÀI 3: THỰC HÀNH MÁY ĐO CẤU TRÚC BẰNG THIẾT BỊ TEXTRURE – ANALYZE I. Cơ sở lý thuyết: Các nguyên tắc đo cấu trúc: Nén: Đây là phép đo đơn giản nhất. Mẫu được làm. Nén – đẩy: Phép đo nén đẩy gồm có lực tác dụng lên thực phẩm đến khi nó chảy qua lối thoát là một hay nhiều rãnh hoặc lỗ trong thiết bị đo. Thực phẩm bị nén đến khi cấu trúc bị phá vỡ và đẩy