Hệ thống bài thí nghiệm môn học vật lý thực phẩm

0

BỘ CÔNG NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM & SINH HỌC






Hệ thống bài thí nghiệm

PHÂN TÍCH
CẤU TRÚC THỰC PHẨM

Môn học: Vật lý thực phẩm

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2007

1





PHẦN 1
GIỚI THIỆU CƠ SỞ
CỦA PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC THỰC PHẨM












2

1.1. Giới thiệu về môn vật lý thực phẩm
Kiểm tra các tính chất liên quan đến cấu trúc của sản phẩm thực phẩm trong công nghiệp
thực phẩm nhằm phát triển những sản phẩm mới và cải tiến
sản phẩm. Độ mềm của sản phẩm thịt và sản phẩm họ đậu
cũng như độ giòn của sản phẩm khoai tây và táo là đối
tựong nghiên cứu của nhiều phòng thí nghiệm đo cấu trúc
của sản phẩm thực phẩm. Độ tươi của bánh nướng như bánh
mì, bánh quy, bánh cracker rất quan trọng đối với người
tiêu dùng và có thể xác định được bằng các thiết bị kiểm tra
cấu trúc sản phẩm thực phẩm. Nhiều tính chất về độ cứng của sản phẩm thực phẩm được
tìm thấy là sự kết hợp giữa độ giòn, cứng và độ dai tạo nên sản phẩm thành công. Những
phương pháp đóng gói mới và giảm ảnh hưởng của lực tĩnh điện tăng cải thiện thời gian
bảo quản của sản phẩm và các nhà khoa học cần đo một cách cẩn thận những ảnh hưởng
của những vấn đề như thế.
Cá, tôm đông lạnh và những sản phẩm thực phẩm khác yêu cầu chế biến cẩn thận và các
nhà công nghệ tìm ra các tham số tối ưu thông qua việc kiểm tra sự thay đổi đó. Kem và
sản phẩm dạng paste phải có độ nhớt thích hợp mới có thể tiến hành thí nghiệm trên máy
kiểm tra cấu trúc.
Các nhà công nghệ thực phẩm khắp thế giới dùng những thiết bị quý để đo tính chất cấu
trúc của thực phẩm như độ giòn, độ dai, độ chín, độ dính, tính dễ vỡ, độ nhớt và độ mềm
Những tính chất này có thể phân biệt khách quan những sản phẩm mới.

1.2.Cấu trúc thực phẩm
1.2.1. Sự cảm nhận cấu trúc thực phẩm của con người
Cấu trúc thực phẩm là tất cả các thuộc tính cơ học, hình học, bề mặt của sản phẩm
được cảm nhận bởi cơ học, xúc giác, thị giác và các cơ quan cảm thụ khác của con người
[ISO 5492 : 1992].
Sự cảm nhận cấu trúc thực phẩm bắt đầu với kết cấu của nguyên liệu thực phẩm (ví
dụ các phân tử hoặc vi cấu trúc được sắp xếp theo kiểu hình học như thế nào). Khi kết cấu
này được cho vào miệng hoặc cảm nhận bằng tay, nó sẽ thay đổi như: giảm kích thước,

3
tăng ẩm do sự tiết nước bọt. Kết cấu của thực phẩm qua quá trình nhai sẽ tạo ra những
kích thích được dây thần kinh truyền về não và hình thành sự nhận biết về cấu trúc.
Những nhận biết này kết hợp sự ghi nhớ đã hình thành nên một ý niệm về cấu trúc thực
phẩm đối với người tiêu dùng. Những nhận biết đó cũng có thể được chuyển thành sự
đánh giá cường độ của một thuộc tính cấu trúc nào đó, thông thường được đánh giá bởi
hội đồng cảm quan [3, 30].
Cấu trúc của thực phẩm được nhận biết đầu tiên qua thị giác. Ở những cái nhìn đầu
tiên, con người đã hình thành một sự dự đoán về cảm nhận cấu trúc của thực phẩm khi nó
ở trong miệng hoặc khi chạm tay. Việc đánh giá thuộc tính cấu trúc này thường phụ thuộc
nhiều vào kinh nghiệm ăn uống. Nếu sự dự đoán này không đúng, thực phẩm có thể bị từ
chối. Những thuộc tính cấu trúc có thể được đánh giá qua thị giác là: độ bóng, sự gồ ghề
trên bề mặt… [30].
Việc đánh giá cấu trúc bằng xúc giác có thể thực hiện trực tiếp bằng việc tiếp xúc,
thao tác trên thực phẩm với những ngón tay hoặc gián tiếp bằng cách chạm vào thực
phẩm thông qua dao, nĩa… [7, 30]. Các thuộc tính cấu trúc có thể được đánh giá bằng tay
gồm thuộc tính cơ học (ví dụ lực ép), thuộc tính hình học (sờn, có sạn) và thuộc tính ẩm
(có dầu, ướt). Hầu hết những thuộc tính cấu trúc này được cảm nhận khi có sự tiếp xúc
giữa da và bề mặt nguyên liệu. Sự di chuyển da qua bề mặt nguyên liệu (ví dụ da của quả
cam) tạo ra rung động trong da, những rung động này được coi là cảm giác khi cảm nhận
cấu trúc bằng xúc giác. Môi cũng đóng vai trò quan trọng trong cảm nhận cấu trúc bằng
xúc giác. Chúng có cảm giác đặc biệt để đánh giá sự gồ ghề trên bề mặt và những thuộc
tính cấu trúc khác của thực phẩm. Tuy nhiên, khi đánh giá mức độ của một thuộc tính cấu
trúc nào đó, việc đánh giá được thực hiện trong miệng thì chính xác hơn thực hiện bằng
tay [30]. Quá trình cảm nhận cấu trúc thực phẩm trong miệng gồm 3 gian đoạn. Ban đầu
là cảm nhận độ cứng, khả năng để phá vỡ thực phẩm trong lần cắn đầu tiên. Tiếp theo là
sự cảm nhận độ nhai (chewiness), độ dính nhớt trong quá trình nhai, sự ẩm ướt và béo
ngậy của thực phẩm, cùng với sự cảm nhận kích thước và thuộc tính hình học của những
mẫu thực phẩm riêng lẻ. Cuối cùng là sự cảm nhận tốc độ phá vỡ thực phẩm trong quá
trình nhai, sự giải phóng, hấp thu ẩm hay bất kì sự bao phủ của thực phẩm lên miệng hoặc

lưỡi [3].
Ngoài việc cảm nhận cấu trúc bằng cách nhai hay nhìn, tiếp xúc với thực phẩm thì
nghe cũng đóng vai trò rất quan trọng [7, 30]. Một thuộc tính vốn có của quá trình phá vỡ
các thực phẩm giòn là tạo ra âm thanh. Khi cắn các thực phẩm khác nhau thì âm thanh
phát ra cũng khác nhau. Hai tiêu chuẩn cảm quan cơ bản để phân biệt những âm thanh
phát ra từ thực phẩm là độ lớn và tính liên tục hay gián đoạn của âm thanh. Người thử có
thể phân biệt được giữa giòn “crisp” và giòn “crunch” bằng việc đánh giá âm thanh phát
ra. [13, 19, 30].
4
1.2.2. Phân loại thuộc tính cấu trúc
Thuộc tính cấu trúc có thể được chia nhỏ hơn thành nhiều loại khác nhau. Những
phân loại này thể hiện trong bảng 1.1. Ngày nay, những phân loại này vẫn được sử dụng
mặc dù chúng đã phát triển qua nhiều thập kỉ [30].




Bảng 1.1: Bảng phân loại thuộc tính cấu trúc theo một số tác giả [30]

Tác giả Phân loại Định nghĩa Ví dụ
Szczemiak,
1963
Thuộc tính cơ
học
Sự biến đổi của nguyên
liệu dưới tác dụng của sức
căng và ứng suất
Loại 1: cứng, cố kết.
Loại 2: giòn, mức độ
nhai (chewiness).

Thuộc tính hình
học

1) Những thuộc tính hình
dạng và kích thước.
2) Những thuộc tính hình
dạng và định hướng.
Trơn, nhẵn hay cứng,
có sạn.
Mềm nhão, dễ tách
thành từng mảnh, tinh
thể.
Những thuộc
tính khác
Những cảm giác trong
miệng đặc trưng liên quan
đến sự cảm nhận hàm ẩm
và béo.
Trơn như có dầu, béo
ngậy.


Shermann,
1969
Loại 1

1) Những thuộc tính dùng
phép phân tích.
2) Hình dạng, kích thước
của hạt, sự phân bố các hạt.
3) Thể tích khí, vị trí lỗ
khí, sự phân bố lỗ khí






Loại 2

Sự kết hợp của hai thuộc
tính cấu trúc cơ bản (loại
1).
Độ đàn hồi, độ nhớt,
độ dính.
Loại 3 Sự kết hợp của hai hay
nhiều thuộc tính loại 2.
Độ sánh, độ cứng, độ
giòn, lổn nhổn.
Jowitt,
1974
Thuộc tính cấu
trúc chung
Kết cấu, cấu trúc, sự cố kết

Sự biến đổi của

nguyên liệu
dưới tác dụng
của sức căng,
Độ cứng, chắc, mềm

5
ứng suất
Kết cấu của
nguyên liệu
1) Hình dạng, kích thước
của hạt
2) Hình dạng và sự sắp xếp
của các yếu tố thuộc kết
cấu
Mịn, nhiều nước

Dễ tách thành từng
mảnh, xơ
Cảm giác miệng

Nhiều nước, mềm xốp

1.3. Phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm
1.3.1. Phương pháp phân tích cảm quan
Phân tích cảm quan là kỹ thuật sử dụng 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 [1].
Trong phân tích cảm quan các giác quan của người thử được sử dụng như một dụng
cụ đo. Các giác quan làm nhiệm vụ nhận thông tin như là màu sắc, mùi, vị, qua phân tích,
xử lý và đưa ra kết quả dưới dạng các giá trị ước lượng, so sánh và mô tả [1].

Đánh giá một chỉ tiêu chất lượng nào đó có nghĩa là ước lượng giá trị của chỉ tiêu đó
khi nó có nhiều trạng thái phân biệt. Người ta có thể gắn cho các trạng thái này một giá trị
và như thế chúng trở thành đại lượng đo được [1].
Việc đánh giá cảm quan cấu trúc sẽ cung cấp những thông tin về sự tiếp nhận và
phản ứng của con người đối với cấu trúc như thế nào khi họ sử dụng sản phẩm. Để thu
được kết quả đo khách quan và đáng tin cậy, cần sử dụng một hội đồng cảm quan đã được
huấn luyện đánh giá cấu trúc. Khi không được huấn luyện thích hợp, người thử sẽ sử dụng
chính những hiểu biết của mình trong việc đánh giá. Những hiểu biết này của người thử là
khác nhau bởi vì mỗi người đều có kinh nghiệm cảm quan, nền văn hóa, môi trường sống
và một tiểu sử riêng. Khi qua huấn luyện, ta có thể phát triển một hệ thống kiến thức
chung để sử dụng trong suốt quá trình đánh giá. Như vậy, một hội đồng có thể cung cấp
những trả lời định tính và định lượng tương đồng. Một yêu cầu cơ bản để việc đánh giá
cảm quan cấu trúc được thành công là những thuộc tính cấu trúc phải được định nghĩa
theo cùng một cách để mỗi người trong hội đồng đánh giá hiểu giống nhau về những
thuộc tính đó. Chính vì vậy, những thuật ngữ cấu trúc đưa ra những định nghĩa chi tiết về
thuộc tính của thực phẩm là một công cụ hữu ích. Để có được một phép phân tích cảm
quan các thuộc tính cấu trúc chính xác và đáng tin cậy, cũng như để phát triển một hệ
thống kiến thức chung, những hệ thống tiêu chuẩn đánh giá đã được đưa ra, ví dụ hệ
thống tiêu chuẩn của Szczesniak về độ cứng, độ giòn, độ nhớt, độ dính, mức độ nhai; hay
hệ thống tiêu chuẩn ISO 5492:1992 về độ cứng, độ gãy vỡ, độ nhai, độ chắc, độ dính, độ
nhớt… Các tiêu chuẩn tham khảo giúp cho hội đồng cảm quan phát triển thuật ngữ chính
6
xác, quyết định đáng tin cậy và nhận ra hầu hết các đặc tính quan trọng của sản phẩm.
Những tiêu chuẩn tham khảo này cũng rất hữu ích trong việc giải thích những ảnh hưởng
của các thành phần lên những mẫu nguyên liệu thực tế; hội đồng chỉ cần huấn luyện trong
thời gian ngắn, có khả năng đưa ra hệ thống tài liệu thuật ngữ và cung cấp những công cụ
phong phú cho buổi thảo luận [30].
Các phép thử phân biệt thì rất có ích khi cần xác định có tồn tại sự khác nhau giữa
các sản phẩm hay không. Còn nếu mục đích nghiên cứu vừa định tính vừa định lượng
những khác nhau của sản phẩm thì phép phân tích mô tả là cần thiết. Một phương pháp

phổ biến để nghiên cứu định tính và định lượng sự khác nhau của cấu trúc thực phẩm là
phương pháp Texture profile analysis (TPA – tạm dịch là phân tích mô tả cấu trúc, trong
một số tài liệu còn gọi phương pháp này là STPA – sensory texture profile analysis – để
phân biệt với phương pháp TPA trong phân tích công cụ) [7, 23, 30].
Phương pháp TPA đưa vào tính toán bản chất động học của sự cảm nhận cấu trúc.
Do đó, phương pháp này đánh giá thuộc tính cấu trúc theo trình tự: đầu tiên là các thuộc
tính bề mặt (nhìn trước khi nhai), tiếp đến sự nén ép ban đầu (cảm nhận dựa trên lần cắn
đầu tiên), cảm nhận trong suốt quá trình nhai, phần còn lại (sự thay đổi tạo ra trong suốt
quá trình nhai và thường cảm nhận sau khi nuốt). Trong quá trình đánh giá, ngoài các
thuộc tính cơ học và hình học, âm thanh phát ra cũng được cảm nhận [7, 30].
Trong đa số các nghiên cứu về cấu trúc thực phẩm đều dùng phương pháp TPA, đặc
biệt khi cần đưa ra các mô tả về thuộc tính cấu trúc của sản phẩm, phương pháp TPA xác
định sự khác nhau giữa các đặc tính riêng biệt. Chẳng hạn, khi nghiên cứu về sản phẩm
phô mai, Pereira đã dùng phương pháp này, một số thuật ngữ như độ chắc, độ dai, độ béo,
độ dính… đã được hội đồng đưa ra. Và khi hội đồng đưa ra thuật ngữ sẽ đi kèm với định
nghĩa thuật ngữ, các thuật ngữ được lựa chọn qua sự thống nhất của hội đồng hoặc xử lý
thống kê sẽ là chỉ tiêu đánh giá cho sản phẩm. Trong một số các nghiên cứu khác, khi tác
giả muốn nghiên cứu trên một số thuộc tính nhất định nào đó, thì việc xây dựng thuật ngữ
cho sản phẩm được bỏ qua, hội đồng đánh giá sẽ được giới thiệu những thuật ngữ có sẵn
từ một tiêu chuẩn hay từ các nghiên cứu trước trên sản phẩm tương tự. Việc định lượng
các thuộc tính có thể được sử dụng trên thang không cấu trúc (vạch dấu trên một đường
thẳng chiều dài nhất định), hoặc trên thang điểm, số điểm trên thang có thể là 7, 9, 10 hay
100… tùy theo từng thí nghiệm [9, 10, 12, 16, 22, 23, 25].
1.3.2. Phương pháp phân tích bằng thiết bị
Ngoài phương pháp phân tích cảm quan để đánh giá cấu trúc, cấu trúc còn có thể
được đánh giá bằng bằng phương pháp phân tích bằng thiết bị (phương pháp công cụ).
Yêu cầu của phương pháp phân tích bằng thiết bị thường hợp lý với giá thành rẻ, năng
7
suất cao, mang tính khách quan và phép đo cấu trúc bằng thiết bị thường được phát triển
với mục đích thay thế phương pháp phân tích cảm quan [30].

 Phân loại: phương pháp công cụ có thể được chia thành 3 loại
 Phương pháp cơ bản (fundamental methods): bao gồm việc đo những thuộc tính
vật lý đã được định nghĩa rõ ràng, có nền tảng khoa học chặt chẽ, mà những thuộc tính
này nếu được đo một cách chính xác thì độc lập với phương pháp đo. Những thông số cơ
bản chung như: Young’s modulus, độ nhớt… [7]
 Phương pháp thực nghiệm (empirical methods): chỉ đo các thuộc tính vật lý của
thực phẩm. Đo những biến số không được định nghĩa rõ ràng được chỉ ra theo kinh
nghiệm thực hành có liên quan đến cấu trúc đặc trưng. Phát triển dựa trên kinh nghiệm và
quan sát, thiếu nền tảng khoa học chặt chẽ. Trong phương pháp này có các thiết bị như :
máy đo đâm xuyên đo bằng cách đâm xuyên qua sản phẩm, đo khả năng chống lại của sản
phẩm đối với lực đâm xuyên và/hoặc tổng độ sâu đâm xuyên; máy nén để đo khả năng
chống lại của sản phẩm đối với lực ép; và dụng cụ cắt để ghi lại lực cần thiết để cắt sản
phẩm được kiểm tra đâm xuyên, cắt xé, nén ép, ấn đẩy … [7, 30]
 Phương pháp mô phỏng (imitative methods): mô phỏng theo hoạt động khi ăn
của con người, giống như quá trình nhai. Phép đo mô phỏng được thiết kế để mô phỏng
một quá trình giống như khi ăn thực phẩm. Một trong những kỹ thuật nổi tiếng của nhóm
phép đo mô phỏng là phương pháp được gọi là texture profile analysis (TPA). Phương
pháp TPA mô phỏng hoạt động nhai của răng. Ý tưởng chính của phương pháp này là một
lượng mẫu thực phẩm tương đương với miếng cắn được ép hai lần liên tiếp. Kết quả thu
được một đường cong thể hiện quan hệ giữa lực và thời gian. Một vài thuộc tính cấu trúc
như độ cứng, độ cố kết, độ nhớt, độ đàn hồi có thể được đánh giá từ đường cong này. Để
phương pháp TPA giống như một quá trình nhai thật sự, người ta bôi trơn giữa vùng tiếp
xúc của mẫu và thiết bị. Những chất bôi trơn (ví dụ dầu thực vật thô) được sử dụng để bắt
chước sự chuyển động trong miệng. Ngoài ra, một hàm răng nhân tạo và sự chuyển động
theo không gian ba chiều cũng đã được lắp vào thiết bị đo TPA để tạo ra một phương
pháp hiện thực hơn [7, 30].
 Các phương pháp thường dùng phân tích cấu trúc bánh [14, 17, 21, 22, 26, 27, 28]
Trong phân tích cấu trúc bánh biscuit thường sử dụng các phương pháp thuộc nhóm
phương pháp thực nghiệm như: đâm xuyên (puncture), nén ép (compression), ba điểm uốn
cong (the three-point bending test), ba điểm phá vỡ (three-point break).

Các phương pháp này đều tác dụng lực lên bánh, nhưng cách thức tác dụng lại khác
nhau (hình 1.1), đối với phương pháp đâm xuyên cũng gần giống như phương pháp nén
ép nhưng trụ tác dụng lực chỉ là một que có tiết diện nhỏ.
8

a) b)
Hình 1.1. Mô tả cách tác dụng lực của phương pháp ba điểm và phương pháp nén
ép. a – Phương pháp ba điểm, b – Phương pháp nén ép.
Tùy thuộc vào mục đích của nghiên cứu, có thể sử dụng một hoặc nhiều hơn trong
những phương pháp trên. Vì cách thức tác dụng lực khác nhau nên mỗi phương pháp sẽ
cho kết quả khác nhau. Chẳng hạn, phương pháp ba điểm uốn cong được dùng để xác
định Young’s modulus, failure stress, failure strain, đo lực phá vỡ (fracture); còn phương
pháp đâm xuyên, phương pháp nén ép đo lực phá vỡ rồi tính toán tỉ lệ giữa lực và sự phá
vỡ (force/deformation), hay phương pháp ba điểm phá vỡ lại dùng để xác định lực phá vỡ
(break-strength). Ngoài ra, phương pháp đâm xuyên cung cấp nhiều thông tin có ích về sự
thay đổi cấu trúc trong cùng một mẩu bánh biscuit bằng việc đâm ở những vị trí khác
nhau mà không thể thực hiện được bằng phương pháp ba điểm uốn cong.
1.4. Quan hệ giữa phương pháp phân tích cảm quan và phương pháp phân tích
bằng thiết bị
Cơ thể con người cảm nhận cấu trúc qua các giác quan như thính giác, thị giác và
xúc giác. Việc cảm nhận cấu trúc thực phẩm của con người thông qua các cơ quan tế bào
da, các dây thần kinh tự do. Trong đó, khi cảm nhận bằng miệng, đóng vai trò quan trọng
là những cơ quan tế bào xúc giác trong vòm miệng cứng và mềm, lưỡi, lợi và màng bao
quanh răng; ở đó có các dây thần kinh vô cùng quan trọng trong những cơ và khớp miệng.
Những tín hiệu từ những dây thần kinh này cung cấp thông tin về vị trí quai hàm miệng,
sự căng và chiều dài cơ.
Trong khi đó, các thiết bị phân tích dựa vào bộ chuyển đổi để chuyển những sự đo
lường vật chất, vật lý thành những tín hiệu điện hoặc tín hiệu có thể nhìn thấy; những tín
hiệu này có thể thu được ngay hoặc cung cấp cho thiết bị ghi nhận dữ liệu. Thiết bị đo đạc
phụ thuộc vào loại phương pháp kiểm tra sử dụng. Điều quyết định loại phương pháp

kiểm tra được áp dụng là tính chất hình học của mẫu kiểm tra và việc mẫu được giữ như
thế nào. Các phép kiểm tra thực hiện trên nguyên liệu rắn hoặc dai thì thường được làm
dưới lực ép, trượt, xoắn và căng.
9
Bộ chuyển đổi này thường cho một kết quả tuyến tính có thể đặc trưng cho những
đặc tính vật lý. Trái lại, sự cảm nhận của con người lại phụ thuộc vào hiện tượng tâm sinh
lý mà thường có khuynh hướng không tuyến tính.
Những yếu tố như nhiệt độ thường ảnh hưởng lên trạng thái lưu biến do đó những
thiết bị đo những thông số như vậy sẽ được cài đặt nhiệt độ chính xác và ổn định. Trong
khi đó, quá trình xảy ra trong miệng khi ăn lại khác. Thân nhiệt của con người là 37
o
C,
các thực phẩm được đưa vào miệng hiếm khi ở cùng một nhiệt độ do đó ở trong miệng
thường xảy ra sự thay đổi về nhiệt độ mà có thể dẫn đến thay đổi tính chất vật lý của thực
phẩm. Ví dụ chocolate ở điều kiện 20
o
C ở trạng thái rắn nhưng khi cho vào miệng, với thân
nhiệt của cơ thể sẽ làm cho chocolate tan chảy.
Ngoài ra, sự có mặt của nước bọt trong miệng làm hòa tan những nguyên liệu tan
trong nước. Có khoảng 1,5 L nước bọt được tiết ra mỗi ngày. Trong nước bọt có chứa
enzyme tiêu hóa ( amylase) cũng như những protein và polypeptide không phổ biến.
Nước bọt hoạt động như một chất bôi trơn hay dung môi làm cho các thực phẩm bị hòa
tan và vỡ ra trong quá trình nhai. Trong khi đó, hầu hết các thiết bị kiểm tra tính chất lưu
biến không có điều kiện để cho chất bôi trơn lên mẫu trong quá trình kiểm tra.
Tốc độ di chuyển của hàm và lưỡi trong miệng là một yếu tố giới hạn trong việc cảm
nhận cấu trúc thực phẩm của chúng ta. Tùy thuộc vào loại thực phẩm và người thử mà
mỗi người có tốc độ nhai khác nhau, thậm chí với cùng một loại thực phẩm, một người
thử thì từ khi bắt đầu bỏ thực phẩm vào nhai cho tới khi có thể nuốt được thực phẩm đó
tốc độ nhai cũng khác nhau.
Hoạt động nhai kết hợp với việc tiết nước bọt làm vỡ thực phẩm cho đến khi có thể

nuốt được. Rõ ràng đây là một quá trình phụ thuộc vào thời gian và bản chất của thực
phẩm do đó cấu trúc của thực phẩm sẽ thay đổi.
Cấu trúc của thực phẩm có thể sinh ra là do sự kết hợp của những thuộc tính vật lý
trong khi máy không thể đo cùng một lúc nhiều thuộc tính [7].







10
Bảng 1.2: Bảng so sánh ưu và nhược điểm của hai phương pháp phân tích [2]
Ưu và
nhược điểm
Phương pháp cảm quan
Phương pháp phân tích
bằng thiết bị
Ưu điểm
- Phương pháp cảm quan là phương
pháp duy nhất hướng đến những phép
đo các thuộc tính cảm nhận được.
- Phương pháp này cung cấp những
thông tin giúp cho việc hiểu những
phản ứng của người tiêu dùng tốt hơn.
- Phương pháp này có thể đo những
ảnh hưởng được cảm nhận tương tác
lẫn nhau.
- Phương pháp này có thể cung cấp
một kết quả đo “tổng thể” từ con người

ngược với những kết quả “riêng lẻ” từ
thiết bị.
- Đơn giản
- Có lợi về mặt kinh tế
- Cho kết quả nhanh
chóng
- Hoạt động liên tục
(không hạn chế số lượng
mẫu kiểm tra)
- Chính xác
- Độ tin cậy cao
- Hiệu quả
- Kết hợp được với các
thiết bị khác như máy vi
tính.
Nhược điểm

- Đòi hỏi thời gian
- Chi phí tốn kém
- Có sự ảnh hưởng của các yếu tố môi
trường, tình cảm lên phản ứng của
người thử.
- Anh hưởng của các xu hướng thiên
lệch, các yếu tố tâm sinh lý lên những
kết quả của sản phẩm.
- Có thể thiếu sự chính xác và độ tin
cậy
- Hội đồng có hiện tượng mệt mỏi,
bão hòa khi đánh giá lâu.
- Cần xử lý, giải quyết các yếu tố cá

nhân ảnh hưởng đến quá trình hoạt
động của chương trình cảm quan (ví
dụ: bệnh tật, sự di chuyển, xê dịch…)
- Một vài đặc tính chưa
có kỹ thuật thiết bị để đo
- Trong một vài trường
hợp, thiếu mối tương quan
giữa phương pháp cảm
quan và phương pháp
phân tích bằng thiết bị,
hay nói cách khác các
thiết bị này không có khả
năng liên quan hay dự
đoán tính chất cảm quan.
Các thiết bị không có khả
năng đo cùng một lúc
nhiều thuộc tính của một
sản phẩm như đánh giá
cảm quan.
Với những ưu và nhược điểm của cả hai kỹ thuật cảm quan và thiết bị đã được trình
bày ở trên thì sự hiểu biết về mối quan hệ giữa hai phương pháp này là cần thiết để có thể
thiết lập mối tương quan giữa chúng nhằm tạo ra một thủ tục ứng dụng trong lĩnh vực
11
quản lý chất lượng. Nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu vấn đề này cho thấy có sự tồn tại
mối tương quan giữa hai phương pháp [4, 7].
Nghiên cứu của Mohamed và các cộng sự về mối tương quan của hai phương pháp
phân tích trên tính chất giòn của các thực phẩm dễ vỡ. Kết quả cho thấy có mối tương
quan có ý nghĩa giữa thuộc tính cảm quan độ giòn và cường độ âm thanh phát ra (P <
0,001; R = 0,701), giữa thuộc tính cảm quan độ cứng và lực phá vỡ bánh (P < 0,001; R =
0,674), giữa thuộc tính cảm quan độ giòn và tốc độ phá vỡ bánh (P < 0,001; R = 0,57) và

đặc biệt có một mối tương quan rất chặt chẽ giữa thuộc tính cảm quan độ giòn và thuộc
tính cảm quan cường độ âm thanh phát ra (P < 0,001; R = 0,908). Ngoài ra, trong
nghiên cứu này còn đi sâu nghiên cứu, xử lý tìm phương trình hồi qui với tính chất cảm
quan độ giòn được coi là biến phụ thuộc, kết quả cho ra các phương trình hồi qui, tính
toán giá trị độ giòn dự đoán thông qua các biến vật lý có tương quan chặt chẽ với thuộc
tính cảm quan độ giòn được khảo sát ở trên [22].
Nghiên cứu của Akissoe về dự đoán tính chất cảm quan của khoai lang dạng paste
thông qua các đặc tính hóa lý và công cụ đã đưa ra kết luận có một mối tương quan có ý
nghĩa giữa thuộc tính dính nhớt (stickiness) và thuộc chắc (firmness) với sự tràn ra
(extrusion) và lực nén [9].












12

PHẦN 2 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM GỢI Ý










13
BÀI 1 ĐO ĐỘ BỀN CẮT CỦA SẢN PHẨM XÚC XÍCH
1.Đặc tính dụng cụ
Dụng cụ cắt l bằng nhôm và thép không rỉ,
dễ dàng vệ sinh khi thực hiện xong thí
nghiệm
Dao cắt có khả năng thay thế được
Vị trí gắn dao cắt là cô định
Thiết bị tự tạo đựng mẫu cắt khi thực hành
thí nghiệm
Lõi giữ tấm thép gồm 1 lõi 25,4 mm và 1 lõi
12,5 mm
2. Mô tả công việc
Lưỡi cắt được gắn cố định Warner-Bratzler bằng nicken có bề dày khoảng 1 mm

được cắt vết khía hình chữ V. Góc cắt 60° có bán kính 0,5 mm tại vị trí mép cắt.
Tấm thép phải thật phẳng để hạn chế trở lực cắt mẫu khi cắt. Vết khía hình chữ
V xác định lực cắt Warner-Bratzler được gắn chặt vào trục thông qua ống nối
bằng thép không gỉ. Các dao cắt cố định được gắn chặt vào thanh dẫn dao cắt
và hệ thống này được gắn vào 1 cơ cấu hỗ trợ chuyển động. được nâng đỡ bởi
khay hứng gắn vào hệ thống kiểm tra. Thiết kế này cung cấp vị trí phù hợp, kiểm
soát mẫy cắt và lát cắt, và cho phép thay đổi nhanh chóng vị trí cắt khác nhau.
3. Nguyên tắc vận hành
Phép thử xác định lực cắt Warner-Bratzler tạo ra một lực cắt khi dao cắt chữ V
xuyên qua mẫu thử. Lực cắt cần cho trường hợp này liên quan đến độ dai, độ
bền của sản phẩm. Phạm vi ứng lực cho sản phẩm thịt từ 20 N (5 lb) đến 100 N
(25 lb). Khi chuẩn bị mẫu, lõi trục cắt nên điều chỉnh thẳng hàng với thớ thịt. Do
đó dao cắt chữ V cắt nganh qua các thớ thịt. Mặc dù, phép thử này không chỉ tạo
ra ứng suất cắt thuần túy trên mẫu nghiên cứu, mà những kết quả lặp lại nhiều
lần tương quan tốt với những nghiên cứu về cảm quan.
4. Phạm vi ứng dụng
 Thịt tươi hoặc bắp thịt đã nấu chín
 Thịt bò, cừu, thịt heo, thịt gia cầm
 Thịt chế biến
 Xúc xích
14
5. Dụng cụ thiết bị đi kèm

6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 5 loại xúc xích (mỗi loại xúc xích từ 2-3 cây)
Mục đích của bài thí nghiệm phân tích không chỉ quan tâm đến kết quả xử lý do
máy tính thực hiện
 Xúc xích tiệt trùng Vissan
 Xúc xích tiệt trùng Nam Phong
 Xúc xích tiệt trùng CP
 Xúc xích Đức
 Thịt nguội hoặc jambon
15
BÀI 2 ĐO ĐỘ DAI CỦA SẢN PHẨM XÚC XÍCH

1. Đặc tính thiết bị
Các đĩa gắn trên thiết bị ngăn cản
những mẫu thí nghiệm hình tròn lăn
khỏi vị trí trong quá trình kiểm tra.
Các đĩa được làm bằng thép không gỉ
chống ăn mòn và dễ dàng vệ sinh.
Các đĩa phải phẳng không có vết trầy
xước.
Các đĩa được giữ trong cơ cấu nâng

đỡ , và khay lên xuống.

2. Mô tả công việc

Các đĩa làm bằng thép không rỉ sử
dụng cùng với que đâm thủng hoặc đe
nén. Bộ đĩa thép gồm 1 đĩa phẳng và 3
đĩa có lỗ tròn . Các đĩa có lỗ tròn sử
dụng đo các mẫu trái cây có khuynh
hướng xoay tròn trên mặt phẳng. Các
lỗ cũng hỗ trợ trong việc định vị trung tâm đối với que đâm thủng hoặc đe nén
mẫu.

Những đĩa này được thiết kế sử dụng với cơ cấu nâng đỡ và khay di chuyển.
Loại catalog số 2830-012 là miếng thép lớn có mạ crom gắn với khay đỡ . Các
đĩa này có đường kính từ 25 mm đến 50 mm có các rãnh đồng tâm giúp đặt
mẫu đúng vị trí tương đối với que đâm thủng hoặc đe nén.

3. Nguyên tắc vận hành

Các đĩa được thiết kế giữ mẫu trong suốt quá trình nén hoặc đâm xuyên mẫu sử
dụng que đâm xuyên hoặc đe nén. Đĩa phẳng sử dụng trong các phép kiểm tra
sản phẩm pho mát, kẹo, kẹo cao su, mẫu dạng gel và những loại thực phẩm
không có hình tròn. Đĩa 2 có khoét lỗ giữ những mẫu hình tròn như nho, táo trượt
khi kiểm tra. Đĩa 3 có hình vuốt nhọn để giữ mẫu có kích thước nhỏ như sơ ri,
dâu trượt ra ngoài khi thử mẫu. Đĩa 4 có vòng tròn lớn ngoài lỗ có hình vuốt
nhọn. Vùng vuốt nhọn được thiết kế ngăn trái cây lệch khỏi vị trí khi kiểm tra
.
4. Phạm vi ứng dụng
 Các phép thử đâm xuyên

 Các phép thử mức độ biến dạng
 Phép thử phá vỡ cấu trúc
 Các phép thử nén ép lên bao bì đóng gói
16


5. Dụng cụ đi kèm

6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát, sowrri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )
 Sơ ri, dâu





17
BÀI 3 ĐO ĐỘ CỨNG CỦA SẢN PHẨM TRÁI CÂY
Đặc tính thiết bị
- Que đâm xuyên phẳng sử dụng cho
phép thử đâm xuyên
- Que đâm xuyên Magness-Taylor sử
dụng cho rau quả
- Ba ngàm không khóa nhằm gắn và

thay đổi que đâm xuyên.
- Các que đâm xuyên được làm bằng
thép có phủ nikel hoặc thép không gỉ
tránh sự ăn mòn
- Que đâm xuyên hình cầu hoặc hình
côn sử dụng cho các vật liệu khác
nhau.

Mô tả thiết bị

Thiết bị catalog số 2830-005 là một bộ
bao gồm đầu dò hình trụ có đáy phẳng cho phép thử đâm xuyên. Đường kính
của đầu dò từ 1.57 mm đến 12.7 mm.
Đầu dò dài 152 mm được làm từ hợp kim có nickel tăng độ bền và chống ăn
mòn. Loại catalogue 2830-015 là bộ đầu dò Magness-Taylor. Bộ que đâm xuyên
này gồm 2 que dò có đường kính 7.9 mm và 11.1 mm. Mỗi que dò có rãnh
khoảng 8.8 mm tính từ vị trí cuối cùng để xác định độ đâm sâu. Que dò 7.9 mm
có bán kính cuối khoảng 4.95 mm. Que dò 11.1 mm có bán kính cuối là 8.8 mm.
Cá que dò với góc côn khác nhau và hình cầu có trong bộ thiết bị. Nhóm có
catalog số 2830-036 có 3 ngàm nhằm móc vào que đâm xuyên gắn vào hệ
thống. Ngàm có thể cắm sâu vào que đâm xuyên đến 13 mm theo đường kính.
Kiểu thiết kế không có ngàm bám tiện lợi cho thay đổi que đâm xuyên.

Nguyên tắc vận hành

Các que đâm xuyên (đáy phẳng) tạo ra ứng suất nén lên mãu kiểm tra. Lực cần
thiết để tạo ra sự biến dạng khi que đâm xuyên đâm thủng mẫu liên quan đến
tính chất cấu trúc như độ cứng và độ chắc của mẫu. Các que đâm xuyên
Magness-Taylor được sử dụng đo tính chất cấu trúc của thịt quả. Tuy nhiên, vỏ
mẫu được loại bỏ và lực cần thiết để đo đưa que đâm xuyên tới độ sâu 8.8 mm

được ghi nhận là ứng suất dư sinh học (bioyield force)
Các que đâm xuyên hình côn tạo ra sự biến dạng trên mẫu chạy song sòn với về
mặt côn. Lực cần thiết cho quá trình này liên quan đến cấu trúc của mẫu bán rắn
như kem, bơ, pho mát….


18
Phạm vi ứng dụng

- Bơ và margarine
- Pho mát
- Kẹo cao su
- Kẹo dạng gel
- Kẹo dẻo
- Cá, kem, rau quả

Dụng cụ đi kèm

19

6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát, sowrri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )
 Sơ ri, dâu

20
BÀI 4 ĐO ĐỘ CỨNG CỦA SẢN PHẨM TRÁI CÂY
Food Texture Fixtures Kramer Shear Cell Catalog Number 2830-018

Đặc tính
Cấu trúc bằng nhôm chống ăn mòn và dễ
vệ sinh
Các lá thép cắt được gắn vào các trục
cho phép chuyển động giảm lực ma sát.
Đỉnh các ô mở để thực phẩm đùn ra hai
bên lá thép ( blades)
Sử dụng giá đỡ và khay nâng chuyển

Mô tả thiết bị
Bộ phận xác định lực nén Kramer gồm
nhiều lá kim loại gắn cố định với nhau
nhằm xác định lực nén liên quan đến độ
chắc của sản phẩm. Bộ phận này được
sử dụng cho các sản phẩm rau quả
nhưng cũng có thể sử dụng đánh giá các
sản phẩm thịt. Phần trên hoặc các lá thép
giữ bộ phận này gồm 10 lá thép dày 3,0
mm. Phần dưới để chứa mẫu thực phẩm
và hướng các lá thép xuống đáy. Lá thép
có bề rộng 70 mm cắt mẫu .

Nguyên tắc hoạt động

Khi các tấm thép của bộ phận đo lực nén của Kramer chuyển động xuống vật

mẫu để nén sản phẩm. Quá trình phá hủy tiếp tục cho đến khi thực phẩm đùn ra
ngoài giữa các lá thép và xuống đáy của bộ phận. Khi các lá thép tiến gần đến vị
trí mà mẫu chuẩn bị cắt. Lực nén ở các thời điểm khác nhau (nén, đùn, biến
dạng) cung cấp thêm thông tin về cấu trúc thực phẩm.

Phạm vi áp dụng

Táo, đào,đậu, dứa và những loại quả khác
Thịt bò, heo, gia cầm
Bắp, đậun, cà chua, carot, và các loại rau khác
Rau quả tươi, chế biến
21
Dụng cụ đi kèm
6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát, sowrri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )
 Sơ ri, dâu

22

6. Dụng cụ và nguyên liệu thí nghiệm
Dụng cụ:
 Dao thái lan
 Hộp khăn giấy
 Thớt nhựa
Nguyên liệu: Mua 3 loại thực phẩm (kẹo dẻo, phó mát, sowrri, táo )
 Kẹo dẻo (jelly, kẹo trái cây)
 Phó mát cứng (Gouda, Emental, Chesdal, )
 Sơ ri, dâu




23
BÀI 5 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH ĐỒNG HÓA ÁP SUẤT CAO TRONG QUÁ
TRÌNH SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA

1. Mục đích thí nghiệm
Khảo sát quá trình đồng hóa áp suất cao trong công nghệ thực phẩm, các yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình đồng hóa cũng như các phương pháp đánh giá hiệu
quả của quá trình đồng hóa.
2.Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị
Nguyên liệu

Sữa tươi (có thể thay bằng sữa hoàn nguyên) với hàm lượng béo 3.5%. Phương

pháp chuẩn bị sữa hoàn nguyên với hàm lượng béo 3.5%: Trước tiên, xác định
độ ẩm của nguyên liệu sữa bột gầy và của AMF. Trên cơ sở đó, xác định khối
lượng sữa bột gầy, AMF, nước để phối trộn tạo sữa hoàn nguyên. Sau đó, gia
nhiệt nước đến nhiệt độ 40
o
C, cho từ từ sữa bột gầy vào, khuấy đều cho đến khi
tan hết, cho khoảng 15 phút. Sau đó, bổ sung lượng AMF (đã làm nóng chảy)
vào, khuấy mạnh cho AMF phân bố đều trong hỗn hợp, ta được sữa hoàn
nguyên.

3. Hóa chất
Lecithin, AMF, Ether thường, Ether dầu hỏa,Dung dịch phenolphtalein 1%.
Dung dịch ethanol – amoniac (ethanol 90
o
: 208.5ml, NH
4
OH (25%): 7.5ml,
nước cất: 250ml).

4. Thiết bị
Máy đồng hóa APV 1000. Máy đo ẩm hồng ngoại, Máy ly tâm.
Máy đo độ nhớt Brookfield.Hệ thống đo chỉ số Nizo.
Tủ sấy, bình hút ẩm, phễu chiết, chén sứ.

4. Các phương pháp phân tích

Phương pháp xác định độ nhớt của sản phẩm: đo độ nhớt bằng nhớt kế
Brookfield.
Phương pháp xác định hàm lượng chất khô của sản phẩm: theo phương
pháp sấy đến khối lượng không đổi bằng máy đo ẩm hồng ngoại.

Phương pháp xác định hàm lượng chất béo (phương pháp Adam-Rose-
Gottlieb): Trộn mẫu cần phân tích với dung dịch ethanol – amoniac và ether
thường theo tỷ lệ thể tích mẫu / ethanol-amoniac/ ether thường là 1/1/1.1 và
cho vào một vài giọt dung dịch phenolphtalein 1%. Đem hỗn hợp này ly tâm ở
5500 vòng/phút trong 15 phút, sau đó cho hỗn hợp trên vào phễu chiết, tách
lấy phần ether (có các chất béo hòa tan trong đó). Sau đó, cho vào phần ether
thu được một lượng ether dầu hỏa theo tỷ lệ 1:1 so với thể tích mẫu cần phân
24
tích ban đầu ban đầu. Lắc mạnh rồi để yên trong 15 phút, tách bỏ phần cặn,
thu lấy phần ether cho vào cốc sứ (đã sấy khô và có khối lượng m
o
). Rửa phễu
chiết bằng ether dầu hỏa 2 lần (theo thể tích như trên), dồn hết lượng ether
dầu hỏa này vào cốc sứ. Để bay hơi hết ether trong điều kiện nhiệt độ thường,
sau đó cho vào tủ sấy và tiến hành sấy ở điều kiện 105
o
C trong thời gian 30
phút. Lấy mẫu ra để vào bình hút ẩm cho đến lúc nguội và đem đi cân, được
khối lượng là m
1
. Khối lượng chất béo trong mẫu là: m = m
1
- m
o

Phương pháp xác định chỉ số Nizo: Cho vào ống ly tâm 25 ml mẫu cần phân
tích, ly tâm trong thời gian 30 phút ở điều kiện 1000 vòng/phút, 40
o
C, bán kính
ly tâm là 250mm. Sau đó, lấu 20ml mẫu ở phần dưới của ống ly tâm đem đi

xác định hàm lượng chất béo. Chỉ số Nizo chính là tỷ số giữa lượng chất béo
có trong 20ml mẫu vừa phân tích so với lượng chất béo có trong 25ml mẫu
ban đầu.

Nội dung thực hiện
Khảo sát tính chất của nguyên liệu
Các nhóm tiến hành khảo sát các tính chất sau của nguyên liệu sau:
Độ nhớt của sản phẩm.
Hàm lượng chất khô
Hàm lượng chất béo của nguyên liệu
Chỉ số Nizo của sản phẩm

Khảo sát ảnh hưởng của áp suất đến hiệu quả của quá trình đồng hóa:
nhóm thí nghiệm sẽ tiến hành khảo sát ảnh hưởng của áp suất theo các mức:
160 bar, 190 bar, 220 bar, 250 bar và 280 bar ở nhiệt độ 55
o
C. Sau khi tiến hành
thí nghiệm, các nhóm sẽ tiến hành khảo sát chỉ số Nizo của sản phẩm.

Khảo sát ảnh hưởng của chất nhũ hóa đến hiệu quả của quá trình đồng
hóa: các nhóm sẽ tiến hành khảo sát ảnh hưởng của chất nhũ hóa (lecithin) đến
quá trình đồng hóa theo các giá trị nồng độ lecithin như sau: 0.1%, 0.2%, 0.3%,
0.4%, 0.5% ở điều kiện 55
o
C, áp suất 250 bar. Sau khi tiến hành thí nghiệm, các
nhóm tiến hành đo chỉ số Nizo của sản phẩm.
IV. Kết quả bàn luận
Các nhóm tiến hành xử lý số liệu, so sánh kết quả giữa các nhóm với nhau
và bàn luận:
Giải thích ảnh hưởng của áp suất đến hiệu quả của quá trình đồng hóa.

Giải thích ảnh hưởng của chất tạo nhũ đến hiệu quả của quá trình đồng
hóa.

Kết luận