Tính chất lưu biến của thực phẩm

Chia sẻ: Batman_1 Batman_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

600
lượt xem 125
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lưu biến học nghiên cứu về sự chảy của vật chất: chủ yếu là các chất lỏng nhưng cũng có thể là các chất rắn mềm hoặc chất rắn trong điều kiện chúng bị chảy hơn là biến dạng đàn hồi[1]. Nó áp dụng cho các chất có cấu trúc phức tạp bao gồm bùn, bùn thải, polymer, một số thực phẩm, chất dịch động vật, và các vật liệu sinh học khác.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tính chất lưu biến của thực phẩm

CHƯƠNG 2 CÁC TÍNH CH T LƯU BI N C A TH C PH M (Rheology of food Products) Lưu bi n V t ch t chuy n ng như th nào • Lưu bi n h c là nghiên c u s bi n d ng và dòng ch y S thay i hình d ng Lưu bi n • Lưu bi n h c là nghiên c u s bi n d ng và dòng ch y Ch t r n Ch t l ng Trái cây Nư c Th t Tương t Bánh k o Mayonnaise Nư c ư ng 1
CÁC TÍNH CH T LƯU BI N C A TH C PH M (Rheology of food Products) -V t li u th c ph m là các ch t không hoàn toàn l ng ho c r n do o thê hi n tính nh t àn h i, nghĩa là tính ch t trung gian c a thê l ng va thê r n -Các tính ch t lưu bi n ư c chuy n sang ngôn ngư thông thư ng như: v ng ch c (firmness), c ng (hardness), khô c ng (crispiness), giòn, dê gãy vơ (brittleness), có thê kéo dài (extensibility)… ng d ng Ki m tra phát hi n ra tính toán thi t k ư c ch t lư ng k thu t máy m óc, tính ch t các s n s n ph m (các q uá thi t b chính xác c m quan : tính giòn, và ti t ki m trì nh truy n nhi t ph m m i àn h i, năng lư ng ng lư ng), và d o, liên k t,… 2
NG SU T VÀ BI N D NG (Stress and Deformation) ng su t (Stress) là l c tác d ng (theo phương b t ky) trên m t ơn v di n tích. σp F σ= F/A Stress = F/A [Pa, N/m2] σt A Phân lo i ng su t • ng su t pháp (nén hay kéo): l c tác d ng theo phương vuông góc v i bê m t ⇒ bê dài hay thê tích c a v t thay i • ng su t trư t (hay ng su t ti p): l c tác d ng theo phương song song (ti p xúc) v i bê m t ⇒ l p bê m t d ch chuy n so v i l p phía dư i 3
ng su t tác d ng lên v t thê s gây nên bi n d ng: - Bi n d ng dài + ô bi n d ng Cauchy + ô bi n d ng Hencky - Bi n d ng góc khi γ nho thi Ch t r n Ch t l ng nh lu t Hooke nh lu t Newton Ch t trung gian • Cơ h c cô i n phân bi t ro ch t l ng va ch t r n, m i tr ng thái ư c mô ta b i nh ng phương trình khác nhau. Ch t r n ư c mô ta b i nh lu t Hooke, ch t l ng ư c mô ta b i nh lu t Newton. • Tuy nhiên có r t nhi u tr ng thái v t ch t n m gi a 2 ch t này, c bi t là th c ph m va các v t thê sinh h c 4
Ch t r n àn h i (Elastic Solids) • Ch t r n àn h i ư c mô ta b i nh lu t Hookean: Dư i tác d ng c a ng su t kéo ho c ng su t nén σ = E* εc E: modun àn h i c a ch t r n (Young’s or elasticity module ) ( c ng) • Dư i tác d ng c a ng su t trư t σij= G*γ γ : shear strain G: modun trư t • Dư i tác d ng c a áp su t th y tĩnh P = K* ευ K: modun kh i ευ=∆V/V 5
Ví d bài t p Mô un àn h i c a táo là 0,6.107Pa 6
7
Bai taäp 1 mieáng phoâ mai hình khoái chư 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 S : E = Pa, W = mm, H = mm Ñoä bieán daïng cuûa thöïc phaåm theo chieàu daøi, chieàu roäng hoaëc ñöôøng kính = Ñoä bieán daïng cuûa thöïc phaåm theo chieàu cao x Tæ soá Poisson cuûa thöïc phaåm ñoù • Ch t r n àn h i là ch t b bi n d ng dư i tác d ng c a ng su t ho c l c. Khi l c không còn nó tư khôi ph c l i hình d ng ban u (Elastic) • V t sau khi ng ng tác d ng l c không khôi ph c hình d ng ban u g i là ch t d o (Plastic) • Ch t trung gian là ch t có tính ch t n m gi a E va P g i là Elastoplastic. Có nghĩ a là khi ng su t tác d ng nho nó có thê khôi ph c l i hình d ng ban u, khi ng su t l n hơn m t gia tr nào o nó b bi n d ng vĩ nh vi n. 8
nh t - Viscosity • nh t là m t i lư ng v t lý c trưng cho tr l c do ma sát n i t i sinh ra gi a các phân t khi chúng có s chuy n ng trư t lên nhau. • Phân lo i nh t: – nh t ng h c: St (stock),cSt, cm2/s – n h t th c ( nh t ng l c h c, nh t bi u ki n). Poise (g/cm.s), cP, Pa.s (kg/m.s), mPa.s nh t - Viscosity T i sao ph i o nh t -Ch t lư ng, giá tr c m quan và mong mu n c a ngư i s d ng th c ph m - s bi n i màu s c, kh i lư ng riêng, thành ph n dinh dư ng, n ng và pH - nh ng ki n th c v nh t mang l i nh ng thông s cho quá trình ch bi n th c ph m 9
Ch t l ng Newton Có 2 t m ph ng, gi a là ch t l ng, t m dư i cô nh. Khi ta tác d ng 1 l c lên t m trên, nó s trư t i kéo theo l p ch t l ng ch y theo. T c ô trư t gi m d n tư trên xu ng dư i hình thành m t gi n ô véc tơ. Ch t l ng Newton • σ = µ ∗γ dv d  dx d  dx dγ • dx =   =   = =γ vp = dy dy dt  dt dy dt dt  ∂µ =0 • ∂γ • nh lu t Newton vê ô nh t • σ = µ ∗γ • µ: hê sô th c nghi m phu thu c vào c tính c a th c ph m ( ô nh t) • Ch t l ng mà ô nh t không phu thu c vào t c ô trư t g i là ch t l ng Newton va ngư c l i n u ô nh t phu thu c vào t c ô trư t thi g i là ch t l ng phi Newton 10
• Bài t p M t t m g ph ng ư c ph m t l p ch t bao ph có chi u dày là 1,4 mm, t m g hình vuông có chi u dài x chi u r ng là : 30 cm x 30 cm, dùng m t l c 10 N tác ng vào b m t song song v i t m g . tính v n t c chuy n ng c a b m t t m g ? bi t r ng nh t c a ch t bao ph là 100 Pa.s Tc trư t u : v n t c dài (m/s) Và σ 21 . µ = f ( y) = . γ Ch t l ng Newton • Phương trình bi n d ng tuân theo ng th c Newton Hàm liên hê gi a ng su t trư t va t c ô trư t là hàm tuy n tính: VD: nư c, tra, cà phê, bia, rư u vang, các lo i ô u ng va nư c ép trái cây, m t ong S a: là nhu tương có ch a các các gi t bơ nho có ư ng kính 0,0015 – 0,001mm, ch a 87% nư c, 4% ch t béo, 5% ư ng, 3% protein – là ch t l ng Newton ô nh t c a s a tăng theo hàm lư ng ch t béo, nhưng l i gi m khi nhi t ô tăng D u cũng là ch t l ng Newton. C u trúc phân tư c a nó có m ch dài, chi u dài m ch cácbon c a các acid béo càng l n thi ô nh t càng l n. ô nh t c a d u tăng cùng v i m c ô bão hòa c a liên k t cácbon n i ôi. 11
Ch t l ng phi Newton ∂µ ≠0 • ∂γ c l p v i th i gian – Time – independent fluid • Pseudoplastic (shear thinning): Khi t c ô trư t càng tăng, ô d c c a ư ng cong càng gi m, ô nh t gi m – càng khu y càng loãng : VD: các s n ph m như : puré chu i, s t táo ư ng, nư c cam ép cô c, kem, máu, các lo i sơn và sơn móng tay. • Dilatant (shear thickening): Khi t c ô trư t càng tăng, ô d c c a ư ng cong càng tăng, ô nh t tăng – càng khu y càng c, trương nơ Ví d : m t ong (m t s lo i riêng bi t), tinh b t ngô s ng chi m 40% 12
• Ch t l ng d ng Bingham: N u ng su t tác d ng nho hơn ng su t ngư ng (σ0) ch t l ng chưa ch y. Khi ng su t tác d ng l n hơn ng su t ngư ng (σ0) ch t l ng ch y va có ng thái ch y gi ng ch t l ng Newton VD: kem ánh răng, s t cà chua • Pseudoplastic fluids with yield stress: Khi ng su t trư t vư t qua gia tr ngư ng thi ch t l ng ch y va có ng thái ch y gi ng v i Pseudoplastic ví d : th t nghi n Mô hình Herschel - Bulkley • n σ = k ∗γ + σ 0 σ: shear stress ( ng su t trư t) (Pa) K: consistency index (ch sô ô nh t) γ: shear rate (t c ô trư t) (1/s) σ0: ng su t ngư ng (là ng su t nh nh t dòng b t u ch y) n: index of flow behavior (ch sô vê ng thái ch y), khi n thay i thi dáng i u c a ư ng cong thay i Mô ta ng thái ch y c a các d ng ch t l ng Non-newton thông qua mô hình Herschel - Bulkley σo 13
V i ch t l ng phi newton c l p v i th i gian, các d ng c a ng thái ch y luôn n nh hay c l p v i th i gian D a vào mô hình Herschel – Bulkley ta th y: - Ch t l ng newton, pseudoplastic (ch t gia d o ), ch t dilatant (trương, nơ) không có ng su t ngư ng ⇒ khi có l c tác d ng nó ch y ngay - Nh ng ch t l ng có ô nh t phu thu c vào t c ô trư t ch ng t nó t n t i m t c u trúc bên trong hê th ng • Khi ta tác d ng ng su t làm cho nó ch y thi trong quá trình chuy n ng có sư b gãy va phân bô l i c u trúc Pseudoplastic (ch t gi d o) có c im 1. H p ch t có kh i lư ng phân tư l n hay h t dài 2. Gi a các phân tư có tương tác m nh v i nhau t o nên sư k t h p b ng các liên k t thư c p 3. Trong phân tư có m t tr c dài va phân tư không i x ng do Hydroxyethyl-cellulose o nó nh hư ng theo dòng ch y làm cho ô nh t gi m 4. Hình d ng va kích thư c c a h t không ng nh t cho phép chúng ch ng ch t lên nhau. 5. Các phân tư c a nó m m d o, có thê làm thay i hình d ng c a chúng, dãn ra ho c thu l i tùy theo l c kéo 14
nh t c l p v i th i gian – Time – independent fluids Ch t l ng phu thu c v i th i gian – Time – dependent fluid Phu thu c v i th i gian (Time – dependent fluid) • Khi cô nh t c ô trư t (γ. = cosnt), ch t có ng thái ch y mà ng su t tăng d n theo t c ô trư t g i là Rheopectic • Khi cô nh t c ô trư t (γ. = const), ch t có ng thái ch y mà ng su t gi m d n theo t c ô trư t g i là Thixotropic 15
Ch t àn h i nh t (Viscoelasticity) • Nh ng ch t thu c nhóm này thê hi n tính ch t c a hai nhóm là ch t l ng nh t va ch t r n àn hi • c trưng c a nhóm này thê hi n hai hi u ng là hi u ng Barus va hi u ng Weissenberg Các y u tô nh hư ng n ô nh t • nh hư ng c a nhi t ô - Nhi t ô càng tăng thi ô nh t c a ch t l ng newton càng gi m Các y u tô nh hư ng n ô nh t 16
Các y u tô nh hư ng n ô nh t • nh hư ng c a áp su t - Áp su t càng tăng thi ô nh t c a ch t l ng newton càng tăng • nh hư ng c a n ng :t l • nh hư ng c a kh i lư ng phân t : t l Chưa khu y khu y Chưa khu y khu y 17
18
Bài t p nh t c a ch t l ng có phương Khi o trình như sau : σ = 4.10-2 + 0,2.γ ; (Pa) • ây là ch t l ng nào, gi i thích ? • tính nh t th c c a ch t l ng t i th i i m o ư c v n t c ch y trong ng là 0,012 m/s trong ng có ư ng kính 2 mm. PHÂN TÍCH C U TRÚC TH C PH M T m quan tr ng (t i sao chúng ta ph i phân tích c u trúc th c ph m?) • Hương v , c u trúc, hình th c bên ngoài c a s n ph m là ba y u t chính quy t nh s n ph m có ư c ch p nh n trên th trư ng hay không. • C u trúc th c ph m là m t tính ch t hi n nhiên ư c khách hàng òi h i ph i ư c xác nh • C u trúc nh hư 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 soát ch t lư ng (Quality Control) • Ki m tra ch t lư ng thi t l p m t FACTORY 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 lư ng RESEARCH • Phù h p v i nhu c u ch t lư ng c a khách hàng • Phát tri n s n ph m m i • S tương quan v i c m quan CORRELATION C U TRÚC TH C PH M… • “All the mechanical, geometrical and surface attributes of a product perceptible by means of mechanical, tactile and, where appropriate, visual and auditory receptors.” • T 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? Phân tích c u trúc Test v t li u Tính lưu bi n gãy v -Tính àn h i c ng - nh t -Tính ch t d o mm -Modun -Visco-elastic giòn dai 20