Hiện tượng thẩm thấu trong thực phẩm.

Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

Bài 6

HIỆN TƯỢNG THẨM THẤU

I- MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
- Khảo sát một số yếu tố bản ảnh hưởng đến quá trình thẩm thấu như nồng
độ dung dịch thẩm thấu, loại nguyên liệu, kích thước nguyên liệu
- Quan sát sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình ngâm đường
II- NGUYÊN LIỆU:
- Đường sucrose (đường tinh luyện RE)
- Củ cải trắng
III- TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
- Cố định nồng độ dung dịch ngâm là 30%, thay đổi kích thước nguyên liệu
củ cải trắng
- Pha dung dịch đường có nồng độ 30% sau đó kiểm tra lại độ chính xác
bằng Brix kế.
- Cắt rau quả (củ cải trắng) thành hình trụ với đường kính là từ 1-2cm và
chiều cao là 3cm.
- Cân để lựa chọn các mẫu có khối lượng gần bằng nhau, ghi chính xác khối
lượng từng mẫu trước khi ngâm.
- Phân tích độ ẩm, độ Brix ban đầu của nguyên liệu trước khi ngâm.
- Cho mẫu vào dung dịch đường với tỷ lệ 1kg mẫu/5lít dung dịch. Gài nén ở
bề mặt dụng cụ ngâm nhằm đảm bảo mẫu được ngâm ngập hoàn toàn trong dung
dịch đường.
- Ứng với từng nồng độ đường trong dung dịch ngâm sau 30 phút ngâm lấy

3 mẫu/nồng độ đường (hay một loại nguyên liệu). Rửa nhanh mặt ngoài mẫu để
loại đường bám và dùng giấy thấm khô bề mặt mẫu.
- Cân khối lượng mẫu sau đó nghiền nát vắt lấy nước dịch và đo nồng độ
chất khô hòa tan trong dung dịch bằng chiết quang kế.
- Dừng thí nghiệm khi không có sự thay đổi sự đáng kể chất khô hòa tan
trong mẫu ngâm.
IV- BÁO CÁO KẾT QUẢ:
1 Các thông số ban đầu:
- Độ Brix = 3,6 và độ ẩm = 96,4%.
1


Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

2 Kết quả thí nghiệm: Với nồng độ đường là 40%.
Mẫu Khối
Sự thay đổi khối lượng và độ Brix theo thời gian ngâm (phút)
lượng
30
60
90
120
150
180
ban KL
Brix KL Brix KL Brix KL Brix KL Brix KL Brix

đầu
Kích thước lớn
1 (g)
11,1
9,6
8,4
2
11,67
7,71 11,2
3
10,92
7,13 11,4
4
11,28
8,05 13
5
11,87
7,95 12,2
6
11,18
7,57 11,5
7 11,34
7,51 13,2
8
12,64
10,08 10,2
9
11,99
8,65
9

10 11,52
7,87 10,8
11 11,43
8,95 10,2
12 12,31
10,4 12,2
13 11,51 10,21 8,9
14 11,70 10,23 9,4
15 11,17
9,71 11,6
16 11,81
7,64 10,78
17 12,34
9,97 12,8
18 10,86
7,83 11,2
Kích thước nhỏ
19
6,39 5,15
11
20
6,69 5,74 10,8
21
7,04
5,6
12
22
6,54
5,61 11,6
23

6,97
4,49 14,6
24
6,84
4,33 14,2
25
6,32
4,11 15,2
26
6,97
4,62 14,1
27
6,87
4,93 14
28
6,33
4,55 13,4
29
7,05
4,7 14,2
30
7,14 6,21 10,2
31
6,97
4,69 13,2
32
6,6
4,89 11,2
33
7,17

4,76 11,2
34
6,92
4,95 14,2
35
7,22
5,63 12,4
36
7,07
4,79 14,1

3. Tính toán và xử lí kết quả
2


Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

- Khối lượng ẩm mất đi/g nguyên liệu tươi ( WLt)

WL

t

( wo − wt ) + ( st − so)

=

w

o

- Tốc độ mất ẩm(g/g.phút)

WL

t

t

=

( wo − wt ) + ( st − so )

w

x 1/t

o

- Sự gia tăng chất tan/100g nguyên liệu(SGt)

SG

t

( st − s o )

=

w

o

Thí dụ:
Ở 30 phút đầu lấy ra 3 mẫu 1;13;14 có kích thước lớn nồng độ 40% có kết
quả như sau:
- Tính khối lượng ẩm mất đi/g nguyên liệu tươi ( WLt)

WL (1) =

( wo − wt ) + ( st − so )

=

(11.1 − 9.6) + ((9.6 x0.84) − (11,1x0.036))
= 0,1717
11,1

w
( w − w ) + ( s − s ) (11,51 − 10,21) + ((10,21x0.89) − (11,51x 0.036))
=
= 0,1558
WL (13) =
11,51
w
t

o

o

t

t

o

t

o

( wo − wt ) + ( st − so )

WLt (14) =

w

o

WL

t

=

(11,70 − 10,23) + ((10,23x 0.94) − (11,70 x0.036))

= 0.1718
11.70

0,1717 + 0,1558 + 0,1718
= 0,1665
3

=

- Tốc độ giảm ẩm (g/g.phút)

WL

t

t

=

0,1665
= 0.0056
30

- Sự gia tăng chất tan/100g nguyên liệu(SGt)

SG (1) =

( st − s o )

w

t

=

o

SG (13) =

( st − s o )

w

t

o

SGt (14) =

=

(10,21x0.89) − (11,51x0.036)
= 0,0429
11,51

( st − s o )

w

o

SG

t

=

(9,6 x0.84) − (11,1x0.036)
= 0,0366
11,1

=

(10,23x 0.94) − (11,70 x0.036)
= 0,0462
11,70

0,0366 + 0,0429 + 0,0462
= 0,0419
3

Các mẫu còn lại tính toán tương tự ta thu được kết quả tổng hợp trong bảng sau:
3


Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

+ Kích thước lớn:
Thông số
Độ giảm khối lượng

0
0

Độ giảm ẩm WL

0

Độ tăng chất tan SG

0

Thời gian ngâm (phút)
30
60
90
120
150
180
1,4233 2,1667
2,76
3,07 3,9133
3,86
0,234 0,284
0,1665
8

5 0,3225 0,3725 0,384
0,051
0,055
0,0419
3 0,0469
4 0,0391 0,0426

+ Kích thước nhỏ:
Thông số
Độ giảm khối lượng

0
0

Độ giảm ẩm WL

0

Độ tăng chất tan SG

0

Thời gian ngâm (phút)
30
60
90
120
150
180
1,04

1,41 1,8767 2,0633 2,3467
2,38
0,406
0,2094 0,2642 0,3267 0,359
1 0,3992
0,057 0,052
0,054
1
7 0,061 0,0599 0,057

* Đồ thị thể hiện sự biến đổi, độ giảm ẩm và độ tăng chất tan (tăng đường)
của mẫu theo thời gian ứng với kích thước của nguyên liệu.

4


Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

* Qui luật thẩm thấu dựa trên tốc độ giảm ẩm và tăng chất tan được tính
công thức nêu trên: Thẩm thấu xảy ra nhanh khi tốc độ giảm ẩm cao và độ tăng
chất tan lớn.
* Xác định hệ số khuyếch tán

5

Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

Từ 2 đồ thị trên ta tìm được hệ số góc S của :
+ Nguyên liệu có kích thước nhỏ là: S1 = 0,0009
+ Nguyên liệu có kích thước lớn là: S2 = -0,0007
+ Đối với nguyên liệu có kích thước nhỏ:
2

I
Ta có: S= − D ∞2
R

Nếu R = 1cm =0,01 m, S1 = 0,0009
 D = - R2 *S/I 2∞
= - (0,01)2*0,0009/(2,4048)2
= -1.5563 x 10-8 m2/s
+ Đối với nguyên liệu có kích thước lớn:
Nếu R = 1cm =0,01 m, S2 = -0,0007
6


Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

 D = - R2 *S/I 2∞
= - (0,01)2*(-0,0007)/(2,4048)2
= 1.2104 x 10-8 m2/s
Vậy hệ số khuyếch tán D đối với mẫu có bán kính 1cm và nồng độ đường
ngâm 40%, nguyên liệu có kích thước nhỏ là: -1.5563 x 10-8 m2/s và nguyên liệu có
kích thước lớn là: 1.2104 x 10-8 m2/s.
V- TRẢ LỜI CÂU HỎI:
1. Lí do ngâm mẫu trong dung dịch đường với tỉ lệ 1kg : 5 lít dung dịch ?
Trả lời:
Để tránh lượng nước trong nguyên liệu thoát ra làm ảnh hưởng đến
nồng độ ban đầu của dung dịch thì thời gian ngâm nguyên nhiệu phải tương đối
lâu. Nồng độ dung dịch không bị giảm nhiều so với nồng độ ban đầu vì khi sử
dụng một lượng dung dịch lớn hơn nhiều so với lượng nguyên liệu cho vào.
2. Xác định khối lượng mẫu trước và sau từng thời gian ngâm có ý nghĩa ?
Trả lời:
Có thể so sánh về tốc độ thẩm thấu khi ngâm mẫu trong hai dung dịch
đường có độ Brix khác nhau trong cùng một khoảng thời gian và xác định khối
lượng mẫu trước và sau từng thời gian ngâm để tính toán sự thay đổi khối lượng,
độ ẩm, của mẫu theo thời gian. Thông qua tốc độ ngấm đường vào nguyên liệu nên
có thể xác định tốc độ truyền khối của thực phẩm.
3. Giải thích lý do của các biến đổi khối lượng, nước và đường ?
Trả lời:
Khối lượng giảm, lượng nước giảm, lượng đường tăng lên khi ngâm củ
cải trắng vào dung dịch nước đường. Là kết quả của quá trình thảm thấu. Đường sẽ
di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp (Từ dung dịch đường vào
trong nguyên liệu.), đồng thời nước sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có
nồng độ cao (Từ nguyên liệu ra môi trường.) để cân bằng nồng độ chất tan giữa
dung dịch thẩm thấu và nguyên liệu. Kết quả là lượng nước trong nguyên liệu
giảm, lượng đường trong nguyên liệu tăng và khối lượng của nguyên liệu giảm do

lượng đường thẩm thấu vào nhỏ hơn lượng nước đi ra, đường có phân tử lượng lớn
7


Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

và kích thước lớn hơn nước vì các phân tử đường sẽ thay thế các phân tử nước
trong nguyên liệu.
* Trong các biến đổi này, biến đổi nào là chính, biến đổi nào là phụ thuộc, các biến
đổi có xảy ra đồng thời không ?
Trả lời:
Trong các biến đổi trên thì biến đổi về khối lượng, hình dạng chỉ là
phụ thuộc và biến đổi về lượng nước, nồng độ đường mới là chính. Các biến đổi
xảy ra đồng thời trong quá trình thẩm thấu. Tiền đề cho biến đổi khối lượng
nguyên liệu chính là biến đổi về khối lượng nước và đường.
4. Biến đổi hình dạng sản phẩm trong quá trình thí nghiệm ? Lý do ?
Trả lời:
Mẫu củ cải bị teo nhỏ từ từ do ngâm trong dung dịch ưu trương trong
suốt quá trình thí nghiệm. Nguyên nhân là nồng độ đường trong mẫu củ cải thấp
hơn môi trường, hình dạng sản phẩm bị teo nhỏ lại do nước sẽ di chuyển từ mẫu ra
môi trường dẫn đến hiện tượng mất nước (Co nguyên sinh.).
5. Ảnh hưởng của sự thay đổi kích thước và sự thay đổi nồng độ đường ngâm
đến tốc độ truyền khối ?
Trả lởi:
Tốc độ truyền khối chậm lại, kích thước nhỏ và mỏng thì tốc độ truyền
khối nhanh do kích thước nguyên liệu dày và lớn. Tốc độ truyền khối càng nhỏ do

nồng độ đường càng thấp. Tốc độ truyền khối càng lớn do nồng độ đường càng cao
sự chênh lệch áp suất thẩm thấu càng lớn.
6. Trong trường hợp các mẫu có đường kính bằng nhau nhưng chiều dài thay
đổi tốc độ truyền khối ở cùng một điều kiện ngâm có khác nhau không ? tại
sao?
Trả lời:

8


Bài phúc trình Kỹ thuật thực phẩm 2

Nguyễn Trường An

MSSV: CM1208N020

Trong trường hợp các mẫu có đường kính bằng nhau nhưng chiều dài
thay đổi tốc độ truyền khối ở cùng một điều kiện ngâm có khác nhau. Vì
khuếch tán theo phương vuông góc (Xuyên tâm.).

9