phân tích cấu trúc phép thử xuyên tâm

Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

I. Khái niệm về phép thử đâm xuyên:
1. Nguyên tắc:
- Đo lực cần để đẩy 1 que (thanh) vào thực phẩm cần phân tích đến 1 độ sâu đã được
xác định trước hay độ sâu đạt được khi tác dụng vào thực phẩm một lực xác định.
2. Một số khái niệm:
- Độ cứng: là lực cần để đầu đo di chuyểm qua thực phẩm hoặc để đẩy đàu đo đi tới 1
vị trí đã định trước.
- Độ dính: công cần để kéo 1 thực phẩm ra khỏi 1 bề mặt.
- Độ chịu nén: công cần để làm vật biến dạng.
3. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Kích thước và hình dạng đầu đo: những đầu đo khác nhau làm thay đổi phân bố nén
và trượt trên tổng thể lực đâm.
- Bản chất thực phẩm: những thực phẩm khác nhau có thuộc tính nén và trượt khác
nhau. Phép thử đâm xuyên có thể áp dụng tốt cho sản phẩm này nhưng không tốt cho sản
phẩm khác.
- Vật chứa mẫu.
- Chiều sâu đâm xuyên.
- Số lượng, vận tốc đầu đo.
- Các yếu tố khác liên quan đến mẫu như kích thước mẫu…
II. Thiết bị:
Máy đo cấu trúc dựa trên phép thử đâm xuyên được sử dụng là máy LFRA, nhà sản
xuất Brookfield, Mỹ.
1. Các phím chức năng:
Công tắc nguồn: phía sau máy, dùng tắt mở máy.
RESET/STOP: ngừng 1 chu trình kiểm tra đang chạy.
START: bắt đầu chu trình kiểm tra; ấn để tăng tốc độ di chuyển trước khi sensor
chạm bề mặt mẩu kiểm.

SELECT/SCROLL: ấn để chọn từng mục tùy chọn; xoay để thay đổi các giá trị
thông số; ấn trong quá trình kiểm tra để xem thông số cài đặt.
ERMERGENCY STOP: dừng khẩn cấp khi chu trình đang hoạt động.

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 1


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

2. Thiết lập các thông số:
Bật mở công tắt nguồn phía sau máy.
Máy hiện các dòng kiểm tra version, sau đó hiện:
TEST

NORMAL

TRIGGER
DISTANCE
SPEED
Dòng đầu thông số báo phương pháp kiểm tra, có các phương pháp sau:
• NORMAL: chế độ kiểm tra bình thường
• HOLD TIME: chế độ kiểm tra có giử yên đầu đo tại 1 vị trí để theo dõi tính
chất mẩu kiểm theo thời gian.
• CYCLE COUNT: kiểm tra như bình thường nhưng có lặp lại theo số chu kỳ
định trước.
• BLOOM: phương pháp đo gel ( thông số được thiết lập sẵn)

• STATIC LOAD: chế độ hiệu chuẩn
Các thông số liên quan:
• Trigger: giá trị lực cảm nhận khi đầu đo bắt đầu chạm đến mẩu kiểm, khi lực
cảm nhận tăng đến giá trị Trigger máy bắt đầu tính khoảng cách lún xuống mẩu kiểm
• Distance: giá trị khoảng cách lún kể từ lúc đầu đo chạm đến bề mặt vật kiểm
• Speed: tốc độ di chuyển của đầu đo
• Time: thời gian giữ cố định đầu đo tại 1 vị trí ở chế độ đo HOLD TIME
• Count: số lần lặp lại chu trình kiểm tra ở chế độ đo CYCLE COUNT
Điều chỉnh thông số:
• Bấm phím SELLECT/SCROLL để chọn phương pháp kiểm tra. Xoay để thay
đổi tên phương pháp.
• Bấm phím SELLECT/SCROLL để chọn giá trị trigger (ngưỡng lực xác định vị
trí bắt đầu chạm mẩu): thông thường chọn giá trị là 0.5% của load cell. Xoay để thay đổi
giá trị, bấm để chuyển sang ký tự bên cạnh, tiếp tục xoay để thay đổi giá trị.
• Bấm phím SELLECT/SCROLL để chọn Speed (tốc độ đầu đo di chuyển xuống
mẩu kiểm). Xoay để thay đổi giá trị, bấm để chuyển sang ký tự bên cạnh, tiếp tục xoay để
thay đổi giá trị.

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 2


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

• Bấm phím SELLECT/SCROLL để chọn Distance (khoảng cách lún xuống mẫu
kiểm). Xoay để thay đổi giá trị, bấm để chuyển sang ký tự bên cạnh, tiếp tục xoay để thay
đổi giá trị.

3. Chạy một phương pháp kiểm tra:
Chọn phương pháp kiểm tra (ví dụ NORMAL).
Kiểm tra các thông số, điều chỉnh lại nếu cần (ví dụ: Trigger 4.5g; Speed
5.0mm/s; Distance 15.0mm).
Gắn đầu đo tương ứng các phương pháp kiểm tra vào máy.
Điểu chỉnh giá đỡ vật mẩu, xoay ốc khóa lại trục giá đỡ.
Đặt vật mẩu kiểm tra lên giá đỡ.
Bấm START để bắt đầu kiểm tra. Máy hiện thông báo lắp đầu đo vào, bấm
START lần nữa, giá trị lực sẽ reset về 0 và liên tục được cập nhật.
Đầu dò sẽ hạ xuống từ từ đến khi chạm vào vật mẩu, lực cảm nhận tăng lên đến
giá trị Trigger, máy bắt đầu tính khoảng cách lún. Giá trị lực cảm nhận lúc này tăng
nhanh, đến khi đầu dò hạ xuống đến hết khoảng cách lún đã chọn trước thì dừng lại và tự
động rút lên về vị trí ban đầu.
Kết thúc kiểm tra, máy sẽ phát hiện giá trị PEAK LOAD (giá trị lực cao nhất
trong suốt quá trình kiểm tra) và FINAL LOAD (giá trị lực cuối cùng lúc kết thúc kiểm
tra).
Bấm RESET/STOP để bắt đầu chu trình kiểm tra mới.
Bấm EMERGENCY STOP khi cần dừng khẩn cấp (chỉ bẩm khi cần thiết).
4. Ghi nhận kết quả:
Tùy loại mẩu mà chọn phương pháp kiểm tra và đầu đo khác nhau, và ghi nhận
giá trị Pead Load hay Final Load.
Kết quả lực thu được sẽ khác nhau tùy theo thông số tốc độ và khoảng cách lún
(thông thường lực sẽ tăng khi tốc độ hoặc khoảng cách tăng).
Việc chuẩn bị mẩu kiểm trước khi kiểm tra tùy thuộc vào từng phương pháp, và
có ảnh hưởng nhiều đến kết quả thu được.
III. Tiến hành thí nghiệm
Tất cả các thí nghiệm dưới đây sẽ được lặp lại 3 lần.
1. Xác định đầu đo thích hợp để đo độ cứng của đậu hũ:
Sản phẩm: đậu hũ.
Kích thước mẫu d x r x c = 3 x 2.2 x 2.5 (cm) được đo bằng các đầu đo đâm xuyên

khác nhau.
Mẫu được thí nghiệm bằng đầu đo TP26.

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 3


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

2. Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài khối mẫu đến cấu trúc:
Để xác định cấu trúc mẫu (miếng đậu hũ tươi), chúng ta tiến hành thí nghiệm ảnh
hưởng đến cấu trúc xét theo chiều dài và chiều rộng mẫu tác động như thế nào, với quy
ước xét theo chiều dài mẫu sẽ được cắt một đường song song với chiều dài ở ngay giữa
mẫu, còn xét theo chiều rộng mẫu sẽ được cắt một đường song song với 2 cạnh chiều
rộng ở vị trí chính giữa mẫu.
IV. Kết quả và xử lý số liệu:
1. Đầu đo: đầu đo TP26.
2. Kết quả thí nghiệm:
Kết quả đo theo chiều dài:

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 4


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

Hình 1: Đồ thị lực tác động lên mẫu theo thời gian với các mẫu đo theo chiều
dài.
Kết quả đo theo chiều rộng:

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 5


Phân tích cấu trúc

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

Page 6


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

Hình 2: Đồ thị lực tác động lên mẫu theo thời gian với các mẫu đo theo chiều
rộng.
3. Xử lý số liệu:
Trong phân tích cấu trúc, mẫu được đánh giá trên nhiều thông số: hardness,
cohesiveness, gumminess, chewiness, apparent modulus….Chúng ta sẽ lập bảng so sánh
giá trị trung bình của các thông số giữa 2 phép thử từ đó đánh giá tổng quan về cấu trúc

mẫu.
Bảng 1: So sánh các thông số cấu trúc mẫu ở 2 phép thử
Cấu trúc

Đo theo chiều dài

Đo theo chiều rộng

Đơn vị

Hardness

118.6

105.83

g

Cohesiveness

0.21

0.19

-

Gumminess

24.56

20.02

g

Chewiness

450.33

118.7

gmm

Apparent modulus

99.93

82.13

g/s

Chúng ta sẽ đánh giá ảnh hưởng của các chiều đến các thông số kích thước mẫu theo
kiểm định giả thiết thống kê: phương pháp ANOVA 1 nhân tố.

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 7


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

Một số kiến thức cơ bản về phân tích phương sai một nhân tố:
Nhân tố A có k mức (ở đây A là mẫu, k là 2 mức đo theo chiều dài và đo theo chiều
rộng) và có phân phối chuẩn N (a, σ2) (phép đo mẫu cũng có phân phối chuẩn), cụ thể như
sau

Và ý nghĩa các giá trị
:
T j = ∑ xij

T = ∑Tj
i

N = ∑nj

tổng số lần quan sát hay thử nghiệm

: trung bình của mẫu nhóm j
: trung bình của mẫu

j

SST: Tổng bình phương các độ lệch.
SSA: Tổng bình phương độ lệch riêng của các nhóm đối với
SSE: Sự khác nhau số liệu trong nội bộ nhóm
Bảng ANOVA

a) Đánh giá về giá trị hardness:

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 8

−

x


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương
lần
1
2
3

đo dài (g)
147,7
131,3
99,8

đo rộng (g)
78,7
118,9
119,9

b) Đánh giá về giá trị cohesiveness:
lần
1

2
3

đo dài
0,21
0,21
0,2

đo rộng
0,2
0,19
0,18

c) Đánh giá về giá trị gumminess:
lần
1
2
3

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 9

đo dài (g)
30,57
27,6
19,9

đo rộng (g)
15,7

22,66
21,68


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

d) Đánh giá về giá trị chewiness:

lần
1
2
3

đo dài (gmm)
578,34
509,3
330,74

đo rộng (gmm)
24,97
291,67
39,46

e) Đánh giá về giá trị apparent modulus:
lần
1
2
3

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 10

đo dài (g/s)
119,76
109,42
80,92

đo rộng (g/s)
63,81
92,65
89,93


Phân tích cấu trúc

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Khương

Vì các giá trị trên đều có F< Fk-1,n-k, α => giả thiết các giá trị trên tương đương giữa 2 phép
thử là đúng.

V. Kết luận và đánh giá:
Đậu hũ là mẫu có tính dàn hồi tốt, cho nên ban đầu khi dùng đầu đo TP26 với vận tốc
nhỏ (v= 0.5 mm/s) thì mẫu chỉ bị nén lại, không tạo ra vết cắt theo độ sâu định trước (10
mm). Cho nên, sau đó vận tốc được tăng lên khá nhiều (v= 5mm/s) để đo mẫu.
Các tham số cấu trúc là tương đương nhau ở mức ý nghĩa a = 0,05. Điều này có thể
giải thích như sau:
Chiều dài và chiều rộng mẫu không cách biệt về độ lớn (3cm và 2.2 cm) nên

về mặt cảm quan khó có thể đánh giá sự khác biệt về cấu trúc.
Với những sản phẩm khối thì ít có sự khác biệt cấu trúc.

Nhóm 2 – Sáng thứ 5

Page 11