Khảo sát quan hệ giữa độ ẩm và nước hoạt động (Aw) của thực phẩm.

PHÚC TRÌNH KTTP 2

SV: Nguyễn Trường An - MSSV: CM1208N020

BÀI 4

KHẢO SÁT QUAN HỆ GIỮA ĐỘ ẨM VÀ NƯỚC HOẠT
ĐỘNG (aw) CỦA THỰC PHẨM

I- MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Tính toán các tham số trong phương trình BET, GAB và Oswin nhằm
phỏng đoán khả năng bào quản thực phẩm ở các độ ẩm khác nhau.
II- TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Nguyên tắc: Dựa trên việc xác định độ ẩm cân bằng của thực phẩm với
môi trường có độ ẩm không khí khác nhau (bằng các dung dịch muối bảo hòa)
(theo định nghĩa là độ hoạt độ của nước aw).
Phương tiện thí nghiệm: 5 hộp chứa dung dịch bảo hòa phía trên dung
dịch có quạt nhằm rút ngắn thời gian cân bằng giữa môi trường và sản phẩm.
Các mẫu thực phẩm bánh tây đặt ở trên, làm kính bình, tiến hành mở quạt. (độ
ẩm không khí có quan hệ mật thiết với nhiệt độ nên cần xác định ở các điều kiện
nhiệt độ khác nhau). Sau khoảng thời gian xác định (1h), tiến hành cân mẫu, khi
mẫu có khối lượng không đổi tiến hành xác định độ ẩm của thực phẩm ( bằng
phương pháp cân sấy).
Dung dịch muối bảo hòa trong thí nghiệm:
TT
1
2
3
4
5

Độ ẩm không khí tại 300C.
32,4
51,4
75,1
83,6
92,3

Dung dịc muối bảo hòa
MgCl2
Mg(NO3)2
NaCl
KCl
KNO3

III- CÁC CÔNG THỨC THÍ NGHIỆM
a. Phương trình BET
Phương pháp GAB (Guggenheim, Anderson & de Boer) mô tả mối quan
hệ giữa độ hoạt động của nước (a w) và độ ẩm cân bằng (equilibrium moisture
content) (X kg nước/kg chất khô) có liên quan đến 2 hằng số K, C và độ ẩm tới
hạn Xm (moisture content “monomolecular layer).
a w .C..K
X
=
X M [ (1 − a w. K )(1 − a w K + a w .C.K ) ]

Phương trình GAB có thể chuyển đổi:
1


PHÚC TRÌNH KTTP 2

SV: Nguyễn Trường An - MSSV: CM1208N020

aw
1
1 
2
K 1
 2
=
+
1 −  a w +
 − 1 a w
X
X M .C.K X M  C 
Xm C 

Đồng dạng với phương trình y=a0+a1.x+a2.x2
Với:
y=

aw
X

và

x= aw

Từ các hệ số của phương trình đồng dạnh thu nhận. Giải hệ thống 3
phương trình:

1

a0 = X .C.K
M
1 
M 

2

a1= X 1 − C 
a2=



K 1 
 −1
Xm  C 

Các tham số Xm, C, K trong Phuong trình GAB được xác định.
b. Phương trình Oswin
Phương trình Oswin
Phương trình thể hiện mối quan hệ giữa aw và độ ẩm cân bằng.
Phương trình có dạng:
 a 
X=A  w 
 1 − aw 

B

Với: A và B là 2 hằng số.

Tính toán hằng số A, B được thực hiện bằng chuyển đổi:
 aw
 1− aw

log(X) = log(A) + B.log 





Phương trình đồng dạng với phương trình y = a0 + a1.x
 aw
 1− aw

Với

y = log(X) và

x = log 

Hệ số góc a1 = B

a0 = log(A) hay

A = 10 a

c. Phương trình BET
2

0






PHÚC TRÌNH KTTP 2

SV: Nguyễn Trường An - MSSV: CM1208N020

Phương trình BET
Phương trình BET dùng để mô tả qua hệ giữa độ ẩm cân bằng của vật liệu
(kg nước/kg chất khô) và độ hoạt động của nước.
Phương trình có dạng :
aw
1
( C − 1) a
=
+
(1 − a w ) X X m .C X m .C w

Với :
aw độ hoạt động của nước.
X : độ ẩm cân bằng (kg nước/ kg chất khô).
Xm : độ ẩm tới hạn
C : hằng số
Phương trình PET có thể đồng dạng với phương trình y=a0 + a1.x
Với :
aw

y= (1 − a ) X
w

và

x = aw

Giải hệ phương trình
1

a0 = X .C
m
Và

( C −1)

a1 = X .C
m

Ta sẽ tìm được độ ẩm tới hạn Xm và hằng số C.
IV- BÁO CÁO KẾT QUẢ:
Độ ẩm nguyên liệu :5.67%
Nhiệt độ phòng: 300C

Các số liệu trong quá trình thí nghiệm:
3


PHÚC TRÌNH KTTP 2

SV: Nguyễn Trường An - MSSV: CM1208N020

Thời
gian

Thông số

7:00

Khối lượng bánh

13,33

13,45

13,57 13,43

13,31

Khối lượng cầu

23,46

22,98

23,97 22,68

25,33

Khối lượng bánh và quả cầu

36,70

35,85

37,31 36,56

39,11

11h

36,57

35,81

37,52 36,75

39,61

13h

36,46

35,74

37,57 36,90

39,76

15h

36,42

35,91

37,85 37,09

40,16

17h

36,38

35,87

37,90 37,11

40,22

19h

36,35

35,83

37,87 37,07

40,39

21h

36,36

35,83

37,86 37,02

40,39

9h:00

MgCl2

Mg(NO3)2

NaCl

KCl

KNO3

1. Kết qủa thí nghiệm.
Thời gian ( phút)
0
120
240
360
480
600
720

840

MgCl2
56.06
56.13
56.17
56.2
56.24
56.27
56.32
56.45

Mg(NO3)2
58.97
59.03
59.06
59.11
59.16
59.19
59.23
59.35

NaCl
56.51
56.81
56.83
56.88
56.96
56.99
57.04

57.2

4

KCl
56.89
57
57.05
57.11
57.19
57.27
57.34
57.56

KNO3
57.69
57.83
57.88
57.95
58.07
58.15
58.24
58.52


PHÚC TRÌNH KTTP 2

SV: Nguyễn Trường An - MSSV: CM1208N020

Bảng thu nhận số liệu từ thí nghiệm.

TT
Độ ẩm không khí ở 30oC
1
32.4
2
51.4
3
75.1
4
83.6
5
92.3
Tính toán các tham số :

Độ ẩm thực phẩm
6.56
6.55
7.15
7.13
7.93

Độ ẩm thực phẩm ( căn bản khô)
0.0702
0.07
0.077
0.0768
0.086

Phương trình BET có dạng :

Với

aw: độ hoạt động của nước.
X: độ ẩm cân bằng (kg H2O/ kg chất khô).
Xm: độ ẩm tới hạn.
C: hằng số.

Biển đổi phương trình đồng dạng với phương trình y= a0 + a1x
Với

y=

và x= aw

Ta có

a1= slope(yy,xx) = 185.164
a0= intercept(yy,xx) = -70.6129

5


PHÚC TRÌNH KTTP 2
mà

SV: Nguyễn Trường An - MSSV: CM1208N020
= 185.164 => Xm=8,7.10-3

a1 =

a0=

= -70.6129=> C=-1,622

Phương trình GAB mô tả mối liên hệ giữa hoạt độ nước và độ ẩm cân bằng có liên
quan đến K,C, độ ẩm tới hạn Xm,

Đồng dạng với phương trình y= a0 + a1 + a2x2
Với

y=

và x= aw

Bảng chuyển đổi dữ liệu:
TT
1
2
3
4
5

Vậy

Hoat độ nước aw
0.324
0.514
0.751
0.836
0.923

Độ ẩm cân bằng X ( kg nước/ kg chất khô)
0.0702
0.07
0.077
0.0768
0.086

a2 = -10.78 =
a1= 24.07 =

a0 = -2.097 =
Giải hệ các phương trình ta có Xm, K, C
6

4.615
7.343
9.753
10.885
10.733


PHÚC TRÌNH KTTP 2

SV: Nguyễn Trường An - MSSV: CM1208N020

Bảng kết quả
Phương pháp
Phương trình BET
Phương trình GAB

Các tham số
C = -1.622
C = 5.913

Xm = 0.00873
Xm = 0.0275

7

K = -2.93