Bài giảng Hóa học hóa sinh thực phẩm - Chương 4: Nước

Chia sẻ: HaoAsakura HaoAsakura | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa học hóa sinh thực phẩm - Chương 4: Nước cung cấp cho học viên những kiến thức về cấu tạo phân tử nước; giản đồ pha của nước; tính chất của nước; hoạt tính nước; liên kết nước trong thực phẩm; đường đẳng nhiệt hấp phụ; vai trò của nước;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học hóa sinh thực phẩm - Chương 4: Nước

HÓA HỌC THỰC PHẨM David S. Reid, Tanaboon Sajjaanantakul, Peter J. Lillford, Sanguansri Charoenrein CHÖÔNG 4 WATER PROPERTIES IN FOOD, HEALTH, PHARMACEUTICAL AND BIOLOGICAL SYSTEMS: ISOPOW 10 NÖÔÙC Wiley – Blackwell A John Wiley & Sons, Inc., Publication 2010, 771p 1 Google.au/books/water… 2 Tôn Nữ Minh Nguyệt – ĐHBK TPHCM CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ NÖÔÙC CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ NÖÔÙC Daïng ñôn phaân Lieân keát hydro Coâng thöùc phaân töû : H2O (M=18 nöôùc thöôøng) Lieân keát Hydro AH+ ------ B- Lieân keát giöõa H vaø O laø lieân keát coäng hoùa trò (492.2 kJ/mol) B laø caùc nguyeân töû coù ñoä aâm ñieän cao nhö F, Cl, N,… Ñoä phaân cöïc maïnh, 2 vò trí tích ñieän + / 2 vò trí tích ñieän - Lieân keát hydro laø lieân keát yeáu (23,3 KJ/mol) Soá löôïng lôùn
CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ NÖÔÙC CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ NÖÔÙC Lieân hôïp phaân töû nöôùc Lieân hôïp phaân töû nöôùc Quaù trình taïo lieân hôïp nöôùc --- hydrat hoùa nöôùc Coâng thöùc: [H2O]n vôùi n = 2,3,4,… Quaù trình taùch lieân hôïp nöôùc --- dehydrat hoùa nöôùc Taïo thaønh do lieân keát hydro giöõa caùc phaân töû nöôùc nH2O ⇔ [H2O]n Moät phaân töû nöôùc coù theå gaén vôùi toái ña 4 phaân töû nöôùc khaùc [H2O]n ⇔ [H2O]n-1 + H2O taïo neân caáu truùc töù dieän Yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình lieân hôïp nöôùc • Nhieät ñoä laøm thay ñoåi toác ñoä dao ñoäng cuûa caùc phaân töû nöôùc • Caùc chaát ñieän ly Na+, K+,Cl- coù theå taïo lieân keát Hydro vôùi nöôùc • Caùc chaát khg phaân cöïc laøm giaûm ch đoäng nhieät cuûa ptöû nöôùc 5 6 GIAÛN ÑOÀ PHA CUÛA NÖÔÙC CAÁU TAÏO PHAÂN TÖÛ NÖÔÙC Traïng thaùi toàn taïi cuûa nöôùc Loûng: 0 – 100oC (V mL) hydrat hoùa dehydrat hoùa 100oC nöôùc soâi caùc phaân töû nöôùc ôû daïng ñôn phaân Khí: Taïi ñieåm hoùa hôi (100oC) daïng ñôn phaân (P atm) đông đặc Hóa hơi Raén: Taïi ñieåm ñoâng ñaëc (0oC) daïng lieân hôïp nóng chảy Caáu truùc tinh theå cuûa nöôùc ñaù: töù dieän ñeàu vaø caáu truùc roãng Ngưng tụ Thăng hoa 7 8
TÍNH CHAÁT CUÛA NÖÔÙC TÍNH CHAÁT CUÛA NÖÔÙC Tính chaát vaät lyù Tính chaát vaät lyù Chaát loûng voâ ñònh hình, ñoä nhôùt thaáp Aùp suaát hôi baõo hoøa ôû traïng thaùi caân baèng Dung moâi trô hoùa hoïc, ñoä phaân cöïc cao Tyû troïng nöôùc loûng ôû 0oC (0,9998g/mL) Tyû troïng nöôùc ñaù ôû 0oC (0,9168g/mL) 9 10 CAÁU TRUÙC TÖÙ DIEÄN CUÛA NÖÔÙC ÑAÙ Tính chaát vaät lyù TÍNH CHAÁT CUÛA NÖÔÙC Tính chaát Giaù trò Khoái löôïng phaân töû 18,0153 Ñieåm noùng chaûy (1atm) 0,000 oC Ñieåm soâi (1atm) 100,000 oC Nhieät ñoä tôùi haïn 373,99 oC Aùp suaát tôùi haïn 218,6 atm Caân baèng Eutecti 0,01 oC - 0,006 atm Naêng löôïng hoaù loûng (0OC) 6,012 KJ/mol Naêng löôïng hoaù hôi (100OC) 40,657 KJ/mol Noäi naêng 50,91 KJ/mol 20OC 0OC (Nùc) 0OC (ñaù) - 20OC (ñaù) Tyû troïng [g/mL] 0.99821 0.99984 0.9168 0.9193 Ñoä nhôùt [Pa.s] 1,002. 10-3 1,793. 10-3 - - Söùc caêng beà maët vôùi kk [N/m] 72,75. 10-3 75,64. 10-3 - - Aùp suaát hôi [kPa] 2,3388 0,6113 0,6113 0,103 Nhieät dung rieâng [J/g ñoäK] 4,1818 4,2176 2,1009 1,9544 Ñoä daãn nhieät [W/m. ñoäK] 0,5984 0,5610 2,240 2,433 Nhieät khueách taùn [m2 /s] 1,4. 10-7 1,3. 10-7 11,7. 10-7 11,8. 10-7 Haèng soá ñieän moâi 80,20 87,90 -90 -98 11 12
HOAÏT TÍNH NÖÔÙC HOAÏT TÍNH NÖÔÙC (aw : water activity) Xaùc ñònh hoaït ñoä nöôùc (aw : water activity) Hoaït ñoä nöôùc cuûa moät loaïi thöïc phaåm = laø tyû soá aùp suaát hôi baõo hoøa phía treân beà maët thöïc phaåm vaø aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc nguyeân chaát Bieåu thöùc Raoult ñeå tính hoaït tính nöôùc: P - aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc nguyeân chaát P < P0 neân aw < 1 Po - aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc treân saûn phaåm khoâng coù ñôn vò tính N – soá mol nöôùc trong dung dòch n – soá mol chaát tan trong dung dòch Ñoä aåm (%W; g/100g) = haøm löôïng nöôùc töï do coù trong thöïc phaåm = % nöôùc töï do trong toaøn boä khoái löôïng saûn phaåm thöïc phaåm (ño baèng phöông phaùp saáy tôùi khoái löôïng khoâng ñoåi) 13 14 HOAÏT TÍNH NÖÔÙC HOAÏT TÍNH NÖÔÙC (aw : water activity) (aw : water activity) AÛnh höôûng cuûa hoaït ñoä nöôùc ñeán cheá bieán vaø baûo quaûn thöïc phaåm Caùc phöông phaùp giaûm hoaït tính nöôùc ñeå baûo quaûn thöïc phaåm Saáy: naâng nhieät ñoä leân laøm bay hôi nöôùc. khoâng phaûi saûn phaåm naøo cuõng coù theå qua saáy ñöôïc Boå sung caùc chaát coù khaû naêng hydrat hoùa cao: Glucid, protein Cho doøng khí coù ñoä aåm töông ñoái xaùc ñònh ñi qua vaät lieäu caàn ñieàu chænh hoaït ñoä nöôùc 15 16
LIEÂN KEÁT NÖÔÙC TRONG TP LIEÂN KEÁT NÖÔÙC TRONG TP Lieân keát hoùa hoïc Lieân keát hoùa lyù Nöôùc haáp phuï: polymer sinh hoïc (thaønh phaàn cuûa TP) Lieân keát ion : Ca2+ + 2COO- deã haáp phuï nöôùc leân beà maët phaân töû cuûa mình hình thaønh Lieân keát phaân töû: CuSO4.5H2O, C6H12O6.H2O moät lôùp nöôùc hydrat hoùa. Nöôùc thaåm thaáu keát caáu: vì söï cheânh leäch aùp suaát 4-6% löôïng nöôùc (Loaïi 1) thaåm thaáu, nöôùc seõ thaåm thaáu vaøo maïng gel cuûa TP. 10-25% toång löôïng nöôùc trong vaät lieäu (Loaïi 2) 17 18 LIEÂN KEÁT NÖÔÙC TRONG TP ÑÖÔØNG ÑAÚNG NHIEÄT HAÁP PHUÏ Ñöôøng ñaúng nhieät haáp phuï Lieân keát vaät lyù (nöôùc töï do) laø ñöôøng cong bieåu dieãn moái quan heä giöõa ñoä aåm (g nöôùc /g ck) vaø hoaït tính nöôùc ôû ñieàu kieän caân baèng vaø ôû moät nhieät ñoä nhaát ñònh Nöôùc mao quaûn: Do cheânh leäch aùp suaát thuûy tónh nöôùc töï do beân ngoaøi seõ bò huùt vaøo caùc oáng mao daãn. Nöôùc thaám öôùt beà maët: Nöôùc cô hoïc, laø löôïng nöôùc dö bao phuû toaøn boä beà maët vaät lieäu, ñaây chính laø dung moâi cuûa caùc dung dòch nöôùc 70 - 80% toång haøm löôïng nöôùc (Loaïi 3) 19 20
ÑÖÔØNG ÑAÚNG NHIEÄT HAÁP PHUÏ ÑÖÔØNG ÑAÚNG NHIEÄT HAÁP PHUÏ Vaät lieäu coù ñoä aåm cao Loaïi I (aw = 0 – 0,2) Khoai taây Nöôùc lieân keát = ion (COO-, NH3+, OH-), 0–20–40–60–80–100oC + hydro + Van der Waals Haáp phuï maïnh, keùm linh ñoäng nhaát Khoâng ñoâng ñaëc ôû -40oC Khoâng coù khaû naêng hoøa tan chaát tan Chieám 3 – 10% löôïng nöôùc Loaïi II (aw = 0,2 – 0,7) Vaät lieäu khaùc nhau Nöôùc haáp phuï, thaåm thaáu, hydrat hoùa Ñoä beàn lieân keát khoâng cao Caùc phaân töû nöôùc linh ñoäng hôn Loaïi III (aw > 0,7) Nöôùc töï do = mao quaûn (aw = 0.9) + thaám öôùt (aw > 0.9) A. Vaät lieäu khoâng Giöõ ñöôïcù tính chaát cuûa nöôùc, tham gia ñoùng raén phaûn öùng vaø laøm dung moâi B. Thöïc phaåm 21 C. Chaát raén 22 ÑÖÔØNG ÑAÚNG NHIEÄT HAÁP PHUÏ VAI TROØ CUÛA NÖÔÙC Vai troø sinh hoïc Hieän töôïng treã Tham gia vaøo thaønh phaàn caáu truùc cuûa teá baøo: lieân keát haáp phuï vôùi caùc polime sinh hoïc taïo thaønh dòch teá baøo Dung moâi hoøa tan caùc chaát vaø laø moâi tröôøng ñeå xaûy ra caùc phaûn öùng hoùa hoïc o Ñöôøng cong treã haáp Tham gia caùc phaûn öùng thuûy phaân, hydrat hoùa, oxy hoùa phuï khöû Vaän chuyeån caùc chaát ñeán caùc cô quan caàn thieát haøm aåm – aw (saáy) Ñieàu hoøa thaân nhieät vaø oån ñònh nhieät cho cô theå o Nguyeân lieäu khaùc Laø chaát ñeäm oån ñònh pH ôû pH trung tính nhau thì coù ñöôøng Baûo veä teá baøo, moâ, cô quan, khôùp xöông nhôø phaàn ñeäm cong treã haáp phuï nöôùc ôû caùc gian baøo khaùc nhau. Ñaøo thaûi ñöôïc caùc chaát dö thöøa, caën baõ, chaát ñoäc vaø vi sinh vaät coù haïi ra khoûi cô theå (thaän) Thieáu nöôùc: roái loaïn sinh lyù, coù theå cheát khi löôïng 23 nöôùc maát hôn 12 % so vôí khoái löôïng cô theå. 24
VAI TROØ CUÛA NÖÔÙC VAI TROØ CUÛA NÖÔÙC Vai troø trong saûn xuaát TP Vai troø trong saûn xuaát TP Nöôùc laø thaønh phaàn chính cuûa haàu heát caùc nguyeân lieäu trong saûn xuaát thöïc phaåm Xöû lyù nguyeân lieäu: nhaøo röûa, laøm saïch, vaän chuyeån Loaïi Nguyeân lieäu Haøm löôïng nöôùc [%] Thòt, caù Thòt heo, nguyeân lieäu, phaàn naïc 53 – 60 Taïo saûn phaåm, xöû lyù saûn phaåm Thòt boø, nguyeân lieäu, 50 – 70 Nguyeân lieäu chính: bia, nöôùc giaûi khaùt,… Thòt gaø, caùc loaïi, khoâng coù da 74 Caù, phaàn thòt 65 – 81 Tham gia phaûn öùng: phaûn öùng thuyû phaân,… Traùi caây Caùc loaïi quaû moïng, anh ñaøo, leâ 80 – 85 Thöïc hieän quaù trình sinh hoïc: leân men, naåy maàm,… Taùo, ñaøo, cam, böôûi 90 Ñaïi hoaøng, daâu, caø chua 90 – 95 Taêng chaát löôïng saûn phaåm: ñoä boùng, ñoä dai, ñoä mòn,… Rau Avocado, chuoái, ñaäu Haø Lan 74 – 80 Ccaûi ñg, broccoli, caø roát, kh taây 85 – 90 Ñoát noùng, laøm laïnh caùc thieát bò, laø chaát taûi nhieät trong noài 2 voû, Maêng taây, ñaäu, cbaép, boâng caûi 90 – 95 noài thanh truøng, noài haáp Löông Luùa 13 – 14 thöïc Nguõ coác 16 -17 25 26 NƯỚC CẤP TIÊU CHUẨN VỆ SINH NƯỚC ĂN UỐNG (Ban hành kèm theo Quyết định của Bộ trưởng Bộ Y tế số 1329/ 2002/BYT/QÐ ngày 18 / 4 /2002) Nước ăn uống dùng trong tiêu chuẩn này là nước dùng cho ăn uống, chế biến thực phẩm, nước từ các nhà máy nước ở khu vực đô thị cấp cho ăn uống và sinh hoạt 28
NƯỚC THẢI QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP National Technical Regulation on Indus trial Wastewater QCVN 40:2011/BTNMT 31 32