xác định các thực phẩm có độ nhớt thấp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
THỰC PHẨM TP.HCM

Tiểu luận




ĐỀ TÀI: ĐO ĐỘ NHỚT THẤP
GVHD: TRẦN LỆ THU
TIẾT : 11-12 Phòng : B208
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 2
Hoàng Thị Sơn 2005130154
Hoàng Thị Ngọc Anh 2005130145
Huỳnh Thị Mộng Hằng 2005130199
Lê Thị Hảo 2005130213
Phan Thị Kim Hoa 2005130253
Trần Thị Nhi 2005130138
-TP.HCM-5/2015

Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

1




BÀI BÁO 1.
MỐI QUAN HỆ GIỮA NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ NHỚT ĐỐI VỚI DẦU THỰC VẬT
Trong nghiên cứu này sẽ đưa ra 4 mối quan hệ của độ nhớt động lực phụ thuộc vào nhiệt
độ được xét trên dầu thực vật. Mục đích của việc nghiên cứu này là tìm ra sự phụ thuộc

hàm mũ hoặc đa thức giữa nhiệt độ và độ nhớt động lực trên dầu thực vật, sử dụng những
thay đổi của phương trình Andrade . Phương trình hằng số A,B,C và D là xác định bằng
cách lắp đa thức hoặc hàm mũ.
1. GIỚI THIỆU
Độ nhớt là một trong những tính chất vật lý quan trọng nhất của chất lỏng. Việc
nghiên cứu độ nhớt được thực hiện trên polystyrence, protein, nước dứa, dầu thực vật,
bia đên vv . Độ nhớt thay đổi với tốc độ cắt, nhiệt độ , áp suất, độ ẩm và sự cô đặc
tất cả thay đổi đó có thể mô phỏng qua phương trình.
Ảnh hưởng của nhiệt độ là thường gắn với mối quan hệ kiểu Arrhenius:
η = Ae
E
a/RT (1)
trong đó η là độ nhớt động lực( Pa.s)
A là hệ số mũ (Pa.s)
Ea là hằng số theo cấp số nhân được gọi là năng lượng kích hoạt( J/mol).
R là hằng số khí(J/mol/K) và T là nhiệt độ tuyệt đối (K).
Hai thông số là ở phương trình 2 và 3, ba thông số ở phương trình 4 đến 7.
lnη = A + BlnT (2)
lnη = A + B/T (3)
lnη = A + B/(T+C) (4)

Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

2

lnη = A + B/T+C/ (5)


lnη = A + B/T+CT (6)
lnη = A + BT+CT

2 (7)
Trong đó A, B và C là hằng số, T là nhiệt độ tuyệt đối(K).
Bài báo này tìm ra 4 mối quan hệ mới của sự phụ thuộc của đọ nhớt động lực của
nhiệt độ dầu thực vật . Độ nhớt động lực của dầu là được xác định tại nhiệt độ 90
0
C
và 40
0
C, tại vận tốc cắt là 3.3 đến 120 s
-1
Mục đích của việc nghiên cứu này là tìm ra
sự phụ thuộc hàm mũ hoặc đa thức giữa nhiệt độ và độ nhớt động lực trên dầu thực
vật, sử dụng những thay đổi của phương trình Andrade . Phương trình hằng số A,B,C
và D là xác định bằng cách lắp đa thức hoặc hàm mũ.
2. THỰC NGHIỆM.
2.1 NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM
Dầu thực vật không phụ gia đã được sử dụng trong thí nghiệm này được cung cấp bởi
một công ty từ Bucharest, Romania.
2.2 MÁY ĐO THÍ NGHIỆM

2.2.1 Tên thiết bị
Máy đo được sử dụng trong thí nghiệm là: Haake VT 550 hình
(a)
Hãng sản xuất : Thermo scientific - Đức.
Với tốc độ cắt trong khoảng giữa 3 đến 120 s
-1
và áp suất từ
10
^4
đến 10

^6
. Nhiệt độ trong khoảng từ 40 đến 90
0
C và độ
chính xác của nhiệt độ là ±
0
.
1
°C.


Hình a

Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

3


2.2.2

Nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật.
Thiết bị được điều khiển bằng bộ vi xử lý pid cho tốc đọ xoay chính xác cao
Có thể cài đặt hoạt động vói 10 chương trình định sẵn và chương trình với tốc độ
quấy khác nhau do người sử dụng cài đặt.
Có cổng rs 232 kết nối ngoại vi
Khoảng đo độ nhớt 0- 1.000.000 mpas
Tốc độ xoay có thể cài đặt :0.5- 800 rpm) vòng/ phút
Độ chính xác tốc độ vòng :
±
0

.
1
°c.
Moment quay : 0.1 đến 30 mnm
Nhiệt độ mẫu có thể đo : -20 đến 100
0
c.
Thời gian kiểm tra mẫu thông thường : 1 phút.
Thể tích mẫu : 8-80 cm
3
.
3.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.









Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

4



Hình 1: độ nhớt động lực của nghiên cứu như một hàm của nhiệt độ tuyệt đối xét

trên dầu thực vật tại tốc độ cắt 3.3s
-1










Hình 2: độ nhớt động lực của nghiên cứu như một hàm của nhiệt độ tuyệt
đối xét trên dầu thực vật tại tốc độ cắt 6s
-1

Từ hình 1 và hình 2 thấy được sự phụ thuộc độ nhớt động lực tuyệt đối cho cùng một
mẫu dầu thực vật ở tốc độ cắt 3.3 và 6 s
-1
. Độ nhớt động lực giảm khi tăng nhiệt độ.
Bài viết này đưa ra bốn phương trình từ 8 đến 11. Phần mềm Origin 6.0 đã được sử
dụng để xác định các hằng số phương trình đối với dầu thực vật.
Ngoài ra các thông số A, B,C ,η0, dT và D thay đổi tốc độ cắt. Vì vậy bằng cách áp
đặt tốc độ cắt liên tục, các thông số có thể được xác định.
Bảng 1,2,3,4 là các hằng số phương trình đa thức và hàm mũ (8-11) và hệ số tương
quan cho các loại dầu thực vật
η = A + BT +CT
2 (8)

Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

5

η = B + (A – B)/(1 + exp((T-T
0
)/dT)) (9)
η = A + BT +CT
2
+ DT
3 (10)
η = η
0
+A exp(-T/B) (11)


Bảng 1: hệ số tương quan và phạm vi nhiệt độ tuyệt đối cho dầu thực vật được mô tả bởi
phuơng trình(8).

Bảng 2: hệ số tương quan và phạm vi nhiệt độ tuyệt đối cho dầu thực vật được mô tả bởi
phương trình (9)

Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

6

Bảng 3: hệ số tương quan và phạm vi nhiệt nhiệt độ tuyệt đối cho dầu thực vật được mô
tả bởi phương trình (10)

Bảng 4:: hệ số tương quan và phạm vi nhiệt nhiệt độ tuyệt đối cho dầu thực vật được

mô tả bởi phương trình (11).
Trong đó T là nhiệt độ tuyệt đối , A,B,C là hằng số dầu thực vật ứng với tốc độ cắt
khác nhau với áp suất 50Pa.s tại nhiệt độ tuyệt đối T
0
.
Bảng 1,2,3, và 4 là các hằng số phương trình đa thức và hàm mũ áp dụng đường cong
tốc độ cắt của dầu thực vật.
Từ kết quả của mô hình trình bày trong bảng 1,2,3,và 4 hệ số thấp nhất và cao nhất
của bình phương R tương ứng là 0,9725 và 0,9999.



Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

7


BÀI BÁO 2
ĐỘ NHỚT LÀ MỘT HÀM CỦA NHIỆT ĐỘ.
1. GIỚI THIỆU
Độ nhớt là một trong những tính chất vật lý quan trọng nhất của hệ thống chất lỏng.Các
nghiên cứu về độ nhớt đã được thực hiện trên polystyrene, protein, nước dứa, dầu thực
vật, bia đen, thay đổi độ nhớt etc.1-5 với tốc độ cắt, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, và tập trung.
2. THỰC NGHIỆM
2.1 CHẤT LỎNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM.
Một số loại dầu thực vật được sử dụng trong thí nghiệm là: dầu dừa, dầu hạt cọ thô
(CPK), dầu ô liu, dầu mè, dầu đậu nành, dầu hướng dương. Những loại dầu này được
mua từ các nhà sản xuất tương ứng của Felda Sản phẩm Kernel Sdn. Bhd., Basso Fedele
e figli srl, Lee Kum Kee (Tân Hội) Food Co., Ltd., Celestial Ventures Sdn. Bhd., Và Lam
Soon Dầu ăn Sdn. Dầu Bhd. Dừa được sản xuất thủ công

trong phòng thí nghiệm.
2.2 THIẾT BỊ ĐO ĐỘ NHỚT.
2.2.1 Thông tin thiết bị
Loại máy đo độ nhớt Brookfield (đo độ nhớt DV-l) hãng sản
xuất:MỸ ( Hình b)
Hình b

Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

8

Máy đo độ nhớt DV mới có màn hình màu 5-inch với màn hình chạm để giúp người sử
dụng đo độ nhớt nhanh chóng và dễ dàng. DV cũng cung cấp khả năng lập trình mạnh mẽ
và phân tích kết quả bao gồm cả dữ liệu trung bình.
Hướng dẫn người sử dụng với các giao thức thử nghiệm nhiều bước có thể được tạo ra
bằng cách sử dụng phần mềm chương trình Generator mới và tải lên các DV thông qua
một USB Flash Drive . Dữ liệu thử nghiệm có thể được ghi trực tiếp trên một máy in
hoặc gửi đến một máy tính.
Thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm Inc bang Massachusetts, MỸz12341Độ
nhớt của dầu được đo trong ba lần tại 100 rpm (số vòng quay mỗi phút). Tốc độ cao nhất
đã được lựa chọn để tăng độ chính xác của phép đo vì một tốc độ thấp hơn sẽ tăng sự
biến động của các chỉ số độ nhớt. Một bộ điều khiển nhiệt độ (độ chính xác nhiệt độ ± 1 °
C) được sử dụng để tăng nhiệt độ của mẫu dầu từ 50 ° C đến 100 ° C với một số gia của
10 ° C. Đối với mỗi 10 ° C tăng, các mẫu dầu còn sót lại trong 15 phút cho đến khi trạng
thái ổn định truyền nhiệt đã đạt được.
2.2.2 Nguyên lý hoạt động.
Khi cánh khuấy chuyển động, lực ma sát nội tại giữa các lớp chất lỏng và ma sát trược
giữa chất lỏng và cánh khuấy, làm cản trở chuyển động của dòng chất lỏng. Từ giá trị thu
nhận được ở cảm biến , máy tự động tính toán ra giá trị độ nhớt thông qua các thông số:
tốc độ quay, ứng suất cắt, tốc độ trượt, nhiệt độ, thời gian quay,…

3. KẾT QUẢ.
Qua quá trình đo đạc kết quả được biểu hiện dưới hình sau


Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

9








Hình 1. Độ nhớt động của các dầu thực vật tại 100 rpm
Độ nhớt của tất cả các loại dầu thực vật giảm khi nhiệt độ tăng lên. Điều này có thể là do
năng lượng thu được để vượt qua mức kháng cự chảy, mà có thể là do lực hút giữa các
phân tử dầu. Một hành vi tương tự cũng được quan sát thấy trong các chất lỏng khác
nhau, chẳng hạn như các loại nước ép chanh, rượu, mật ong, lúa miến ngọt và dầu thực
vật
Từ hình 1, ta có thể thấy rằng việc giảm độ nhớt lớn ở giai đoạn ban đầu của tăng nhiệt
độ tăng lên sau đó nhiệt độ trong các phần sau có ít ảnh hưởng đến việc giảm độ nhớt,
như đã được quan sát thấy trong tất cả các loại dầu thực vật.
Olive và dầu hướng dương có độ nhớt ít nhất tương ứng, từ tất cả sáu loại dầu thực vật
đo.
Các loại dầu thực vật khác đang dao động giữa hai giới hạn nhớt thứ tự giảm dần như
sau: mè> đậu nành> CPK> dừa. Độ nhớt dầu cao có thể được quy cho lực hút mạnh mẽ

Đo độ nhớt thấp GVHD: Trần Lệ Thu

10

hơn giữa các phân tử dầu. Do đó, dầu hướng dương là chất lỏng có độ nhớt yếu nhất về
khả năng chống chảy tương đối so với năm loại dầu khác.
4. KẾT LUẬN.
Độ nhớt của các loại dầu thực vật giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại.
Độ nhớt và nhiệt độ có mối tương quan chặt chẽ và phụ thuộc lẫn nhau và kết luận được
độ nhớt là hàm của nhiệt độ.
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến độ nhớt của thực phẩm.
Tài liệu tham khảo:
1. Giáo trình phân tích độ nhớt thực phẩm
2. Giáo trình thí nghiệm công nghệ thực phẩm (chương 1 bài 5 )
3. Hướng dẫn thí nghiệm phân tích thực phẩm, Nguyễn Thị Hồng Hạnh, ĐH. Bách khoa
TP.HCM
4. Food Analysis Laboratory Manual, Dr Christopher, R. Daubert, E. Farkas,2010,volume
20, page 165-169.
5. Các bài báo khoa học có kèm them.