Báo cáo thực hành vật lí thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
VẬT LÍ THỰC PHẨM

GVHD: Trương Hoàng Duy
Tổ 4 Nhóm 2
Lớp ĐHTP 10A

TP. Hồ Chí Minh
Năm học: 2016 - 2017

1


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM


BÁO CÁO THỰC HÀNH
VẬT LÍ THỰC PHẨM
GVHD: Trương Hoàng Duy
Tổ 4 Nhóm 2
Lớp ĐHTP 10A
Danh sách nhóm

2

PHƯƠNG PHÁP ĐÂM XUYÊN
1..Cơ sở thí nghiệm.
1.1.Mục đích thí nghiệm.
Phương pháp đâm xuyên dùng để đo độ cứng của sản phẩm, tức là đo khả năng
chống biến dạng dẻo hoặc khả năng phá hủy giòn lớp bề mặt dưới tác dụng của mũi
đâm, từ đó xác định được độ chín của sản phẩm. Bởi trong trường hợp mua trái cây vận
chuyển đi tiêu thụ xa hay xuất khẩu, việc nắm được quá trình chín của trái cây để thu
hoạch đúng lúc, áp dụng các biện pháp hỗ trợ kĩ thuật cho trái cây chín chủ động …là
điều cần thiết để giảm hao hụt và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Vậy nên kiểm tra
tính chất của sản phẩm trong sản xuất rất cần thiết.
Các sản phẩm có thể dùng phương pháp đâm xuyên:
-

Rau quả

-

Bơ

-

Magarine

-

Phomat

-

Kẹo cao su

-

Keo dạng gel.

1.2.Lý do chọn mẫu.
Ngoài những thuộc tính hương vị, kết cấu là một trong những thuộc tính chất
lượng rất quan trọng ảnh hưởng đến quyết định mua sản phẩm trái cây do đó độ cứng là
một trong những thuộc tính không thể bỏ qua.
Độ cứng của chuối phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hàm lượng protopectin, hàm
lượng chất sơ, hàm lượng tinh bột…nếu các yếu tố này càng nhiều, càng cao thì trái cây
càng cứng chắc. Ngược lại nếu hàm lượng pectin, hàm lượng đường, hàm lượng nước
càng nhiều thì độ cứng chắc của trái cây càng giảm.
Nhóm thực hiện thí nghiệm trên 3 mẫu chuối vừa chín gồm chuối cau, chuối sứ,
chuối già, với đặc điểm: kích thước đồng đều, dễ tạo mẫu, giá thành thấp, tính chất vật lý
và hóa học được thể hiện đầy đủ và rõ ràng.
1.3.Các yếu tố ảnh hưởng tới thí nghiệm
Bản chất của thực phẩm: Khi đo thực phẩm mềm thì lực sẽ nhỏ hơn thực phẩm
cứng.

3


Dạng hình học của mẫu đo: dù chỉ là bất thường nhỏ trên bề mặt sản phẩm cần
kiểm tra cũng có thể gây ra những sai số rất lớn trong sự biến dạng.
Độ đồng đều của mẫu đo: Sự đa dạng về cấu trúc là vấn đề thường gặp. Đầu tiên ta
phải xác định mức độ đa dạng của sản phẩm, sau đó chú ý đến sự phân bố cấu trúc của
một mẫu thực phẩm cụ thể. Thông thường những mẫu không đồng nhất sẽ cho kết quả ít

tương quan hơn so với cảm quan.
Nhiệt độ: Độ lớn của cấu trúc đo giảm khi nhiệt độ tăng.
Kích thước và hình dạng của đầu đâm xuyên.
Số lần đâm xuyên sử dụng.
Tốc độ đâm xuyên: Đối với mẫu thực phẩm có tính nhớt hay dẻo thì vận tốc đo gây
ảnh hưởng đáng kể. Trong khi đó mẫu có tính đàn hồi hay gần như đàn hồi thì vận tốc đo
ít ảnh hưởng.
Độ đâm xuyên tác động lên một phần thực phẩm, không phải toàn bộ thực phẩm.
Tốc độ thu nhận dữ liệu từ máy phân tích: Ta cần một khoảng thời gian để ghi nhận
kết quả dữ liệu về lực sinh ra.
2.Cơ sở lý thuyết về phương pháp đo.
2.1.Giới thiệu về phương pháp đâm xuyên.
Phương pháp đâm xuyên là phương pháp đo độ cứng đơn giản và được sử dụng phổ
biến. Việc kiểm tra đâm xuyên được thực hiện bởi Lipowwitz (1861), ông đã đặt một đĩa
có đường kính 2-2.5cm trên bề mặt của khối gelatin chứa trong một cốc có mỏ. Đĩa được
nối với phễu theo một trục thẳng đứng. Người ta đặt những quả cân vào phễu cho đến
khi đủ nặng để đĩa đâm vào khối gelatin. Tổng trọng lượng của quả cân, phễu, trục, đĩa
dùng để tính độ đặc, chắc của khối đông.
Những phép đo đầu tiên còn sơ khai nhưng đã đủ cần thiết của một phép đo: tên,
đầu đâm xuyên thực phẩm, những phương pháp nhằm nâng độ lớn của lực lên (quả cân)
và sự đo lường lực. Thiết bị được biết đến nhiều là Bloom Gelometer.
Thử nghiệm thứ 2 được thực hiện bởi Capri (1884) nhằm đo độ đặc của khối mỡ
đông. Đầu đo có đường kính 2mm đâm sâu 2cm vào khối mỡ. Brulle dùng nguyên tắc
tương tự để đo độ cứng của bơ và Sohn đã giải thích rõ quá trình cần thiết để đạt kết quả
tiếp theo với thiết bị của ông (1893). Năm 1925, giáo sư Morris đã tiến hành thử nghiệm
đâm xuyên đầu tiên cho những sản phẩm nông sản.
4


 Trong thử nghiệm, thực hiện đâm xuyên theo Magness Taylor, Chatillon, và EFFGGI giới thiệu phương pháp đâm xuyên trên thịt. Các thiết bị đâm xuyên là các thiết bị sử

dụng lực tối đa. Thiết bị thuộc lọai một đầu đo đơn lẻ Magness Taylor, Chatillon và
EFFG-GI, hay dạng đa đầu đo như Thiết bị đo độ mềm Armour, Thiết bị đo cấu trúc
Christel và Thiết bị đo độ chín, thành trưởng. Các thiết bị đo độ đâm xuyên có thể được
phân lọai theo đặc điểm lực áp dụng. Tốc độ đo được định trước cho những thiết bị đo
lực.
2.2.Nguyên lý chung.
Đồng nhất mẫu trước khi đo và tạo khối hình trụ theo yêu cầu của phương pháp,
cài đặt các thông số cần đo, thay bộ đầu dò phù hợp, tiến hành đo và thường đo ít nhất 3
lần. Sau đó thu thập số liệu, xử lý số liệu và giải thích kết quả đo.
Phép đo này dựa trên định luật tương tác lực: Khi đầu dò bắt đầu chạm và đâm
xuyên mẫu thì mẫu sẽ có tác dụng lực trở lại đầu dò trong thời gian nhất định. Ban đầu
mẫu bị biến dạng ở mức độ nào đó sẽ bị phá vỡ và sẽ bị xuyên qua, đo lực lớn nhất làm
vật bị xuyên qua sẽ đánh giá được từ đó có thể xác định được độ cứng của mẫu.
Nguyên lý của phương pháp đâm xuyên: Tác dụng lực lên vật, vật bị biến dạng
đến mức độ nào đó sẽ bị phá vỡ và sẽ bị xuyên qua, đo lực lớn nhất làm vật bị xuyên qua
sẽ đánh giá được từ đó có thể xác định được độ cứng, độ chắc của mẫu.
Lưu ý: Trong quá trình chuẩn bị mẫu ta sẽ chọn mẫu có đường kính lớn hơn
đường kính đầu dò. Khi mẫu lớn hơn nhiều so với đầu dò thì không gây nên sự khác biệt
về trị số của lực. Lực sẽ khác biệt và phụ thuộc vào góc, cạnh và độ dày của mẫu. Một
kiểm nghiệm đâm xuyên sẽ cho kết quả sẽ sai hoàn toàn nếu mẫu bị vỡ hay nứt. Nếu là
hình trụ xắp xỉ với đầu dò thì khi đâm xuyên mẫu sẽ bị đùn lên đầu dò, sẽ ảnh hưởng đến
kết quả đo. Đường kính mẩu phải lớn hơn 3 lần đường kính đầu dò.
2.3 Cơ sở của phép đo cấu trúc.
Khi mẫu lớn, đầu đâm xuyên sẽ chỉ đâm vào thực phẩm một đoạn nhỏ tương ứng
với kích thước của thực phẩm và đĩa đỡ bên dưới.
Khi mẫu mỏng, có nguy cơ khi lực nén lên thực phẩm chống lại phản lực của đĩa
và kiểm nghiệm sẽ trở thành sự kết hợp giữa đâm xuyên và nén hay hoàn toàn chỉ là lực
nén.
Đĩa đỡ có một lỗ ở trung tâm bên dưới đầu đâm xuyên là cần thiết cho các thực
phẩm dạng bản mỏng hay nhỏ. Điều này cho phép đầu đâm xuyên đâm vào xuyên qua

5


mẫu và xuyên qua lỗ. Đường kính của lỗ thường nên từ 1.5-3 lần đường kính của đầu
đâm xuyên. Nếu lỗ đĩa có đường kính gần bằng đầu đâm xuyên, kiểm nghiệm thay đổi
từ phép đo đâm xuyên sang phép đo ‘đâm xuyên và kết thúc’ mẫu hình trụ bị cắt và bị
dồn qua lỗ.
Sau khi đã chọn mẫu phù hợp với đầu dò và đĩa ta nên tiến hành thí nghiệm.
Nguyên tắc chung của kết quả biểu thị khi đầu dò tiếp xúc và đâm xuyên qua thực phẩm,
lúc này ta có thể thu được 5 loại đường cong thể hiện 5 mức độ khác nhau về một thuộc
tính đối với trường hợp là độ cứng trên cùng một biểu đồ.
2.4. Mối liên hệ giữa phương pháp đo bằng thiết bị và phương pháp cảm quan
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, cảm nhận bằng miệng đóng vai trò rất quan trọng.
Những cơ quan, tế bào xúc giác cứng và mềm trong vòm miệng, lưỡi, lợi và màng bao
quanh răng 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. 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.
2.5.Ưu nhược điểm của phương pháp.
Ưu điềm:

-Thiết bị đơn giản, dễ vận hành, cho kết quả nhanh chống, độ tin cậy cao.
-Sử dụng được ở hầu hết các nơi.
-Có thể phân biệt nhanh chóng giữa các mẫu thử.
-Kết hợp với máy tính cho kết quả cụ thể và thể hiện biểu đồ.
-Hoạt động liên tục và không hạn chế số lượng mẫu kiểm tra.
6


-Phạm vi áp dụng rộng thích hợp với nhiều loại thực phẩm khác nhau. Đặc biệt rất
hữu dụng trong trường hợp kích thước và hình dạng của mẫu rất khác nhau. Phép thử
này cũng thích hợp cho các loại thực phẩm có nhiều lớp khác nhau, do mỗi hợp phần có
thể bị đâm xuyên riêng biệt.
Nhược điểm:
-Chi phí mua thiết bị khá cao.
-Chỉ đánh giá được một thuộc tính nhất định
-Không có khả năng dự đoán được tính chất cảm quan.
3.Cách thức tiến hành.
3.1.Chuẩn bị mẫu

Mẫu chuối và mẫu cà chua


Mẫu chuối
Chuối già

Chuối cau

chuối sứ

7

Chuẩn bị 3 loại chuối: chuối cau, chuối sứ, chuối già.
Mỗi loại chuối chuẩn bị 3 mẫu. Các mẫu có hình dạng và kích thước giống nhau
Hình dạng, kích thước mẫu: Cắt theo hình trụ có chiều cao khoảng 30mm.

Mẫu chuối cau

Mẫu chuối già

Mẫu chuối sứ


Mẫu cà chua

Chuẩn bị 3 loại cà chua: cà chua xanh, cà chua chín vừa, cà chua chín quá.
Mỗi loại cà chua chuẩn bị 3 mẫu. Các mẫu có hình dạng và kích thước giống nhau

8


Cà chua chín quá

cà chua chín vừa

9


Cà chua xanh
Lưu ý:

Bề mặt (diện tích tiếp xúc) của mẫu lớn hơn nhiều lần so với đầu dò.
Khi tiến hành nén không được phá vỡ cấu trúc của mẫu chuối.
3.2.Dụng cụ đo.
Gồm có đầu dò là que kim loại hình trụ dài, đường kính 4 mm cho mẫu cà chua và
đầu dò đường kính 3.5 mm cho mẫu chuối , được gắn với trục của máy, trục có thể
chuyển động tịnh tiến lên xuống theo sự điều khiển. Khi que đo chạm vào bề mặt mẫu,
bộ phận phân tích cấu trúc nhận được thông tin liên quan tới đặc điểm cấu trúc của mẫu.
3.3.Vận hành.
Các thao tác trong khi thực hiện thí nghiệm:
-

Khởi động phần mềm Blue Hill

-

Chọn đầu dò thích hợp với kích thước mẫu

-

Vệ sinh đĩa và đầu dò sạch sẽ để tránh sai số

-

Lắp đĩa và đầu dò vào vị trí trên thiết bị đo.

-

Đặt mẫu vào đĩa sao cho đầu dò hướng thẳng vào giữa mẫu.

-

Cài đặt các thông số cần thiết để thực hiện quá trình nén.

+ Chuối:


Chiều cao mẫu cố định ban đầu = 22 mm



Tốc độ di chuyển đầu dò = 5mm/s



Quãng đường đi =40mm
10




Đưa mẫu vào vị trí khảo sát, tiến hành đo mối loại mẫu 3 lần



Dụng cụ đo sử dụng đầu dò 3.5mm.

+ Cà chua


Tốc độ di chuyển đầu dò = 6mm/s



Quãng đường đi= 65mm



Đưa mẫu vào vị trí khảo sát, tiến hành đo mối loại mẫu 3 lần



Dụng cụ đo sử dụng đầu dò 4 mm.

-

Chình đầu dò: dùng nút chỉnh thô để đưa đầu dò xuống gần mẫu, khi đầu dò

gần tiếp xúc với mẫu thì dùng nút chỉnh tinh (Jine) để điều chỉnh sao cho khi đầu dò vừa
tiếp xúc với mẫu thì dừng lại.
-

Vào phần Test, tiến hành điền các thông số cần thiết, cân bằng lực và bấm nút

“Start” để tiến hành đo.
Lưu ý các thông số cài đặt:
-Vận tốc (Rate): từ 1-10m/s, thông thường là 5m/s
-Chiều sâu đâm xuyên >= h:2.5cm
3.4.Kết quả và xử lý số liệu
3.4.1 Kết quả và xử lí số liệu đâm xuyên chuối
Sử dụng đầu dò là que kim loại hình trụ dài có đường kính bằng 3.5 mm



Dữ liệu thu thập



Chuối cau

1
2
3
Mean
Standard
Deviation

Specimen
label

Maximum
Load (N)

CHUOI
CAU
CHUOI
CAU
CHUOI
CAU

6.14

Compressive
stress at
Maximum
Comp. load
(Pa)
16159.03

5.21

Extension at
Time at
Energy at Diameter
Maximum
Maximum Maximum
(mm)
Comp. load Comp. load Comp.
(mm)
(sec)
load (mJ)
-3.5

0.7

11.46

22

13707.83

-3.5

0.7

10.71

22

5.29

13911.81

-4

0.8

11.26

22

5.55
0.52

14592.89
1360.15

-3.67
0.29

0.7
0.06

11.14
0.39

22
0

11


C
o
m
p
re
ssiv
elo
a
d(N
)

Specimen 1 to 3
8
6
4
2
0
-2

Specimen #

1
2
3
0



1

2

3

4

5

6

7

8

9

Time (sec)

Chuối sứ

Specimen 1 to 3

Com
pressiveload(N)

6
4

Specimen #

2

1
2
3

0
-2
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Time (sec)

1
2
3
Mean
Standard
Deviation

Specimen
label

Maximum
Load (N)

CHUOI SU
CHUOI SU
CHUOI SU

2.74
3
4.12
3.28
0.73

Compressive
stress at
Maximum
Comp. load
(Pa)
3870.2
4247.31
5823.31
4646.94
1036.07

Extension at
Time at
Maximum Maximum
Comp. load
Comp.
(mm)
load (sec)
-26
-25.5
-25.5
-25.67
0.29

5.2
5.1
5.1
5.1
0.06

Energy at
Maximum
Comp. load
(mJ)

Diameter
(mm)

28.5
15.72
22.11
22.11
6.39

30
30
30
30
0

 Chuối già

12


Specimen 1 to 3

Com
pressiveload(N)

6
4

Specimen #

2

1
2
3

0
-2
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Time (sec)

1
2
3
Mean
Standard
Deviation

Specimen
label

Maximum
Load (N)

Extension
at
Maximum
Comp.
load (mm)
-3.5

Time at
Maximum
Comp.
load (sec)

Energy at
Maximum
Comp.
load (mJ)

Diameter

4.86

Compressive
stress at
Maximum
Comp. load
(Pa)
6874.81

CHUOI
GIA
CHUOI
GIA
CHUOI
GIA

0.7

9.54

30

4.33

6122.13

-3

0.6

7.86

30

4.78

6759.89

-3

0.6

8.22

30

4.66
0.29

6585.61
405.48

-3.17
0.29

0.6
0.06

8.54
0.89

30
0



Xử lý số liệu

-

Tính độ lệch chuẩn

-

Mẫu
Chuối cau
Chuối già
Chuối sứ
Tính ứng suất

Maximum load (N)
5.55

4.66
3.28

(mm)

Độ lệch chuẩn
0.52
0.29
0.73

σ=
σ: Ứng suất (N/m2)
F: Lực tác dụng lên bề mặt (N)
A: Diện tích bề mặt tác dụng lực (m2)
Diện tích bề mặt là tiết diện tròn của đầu dò kim loại với đường kính
d = 3.5 mm = 3.5 x 10-3 m
A = = = 9.62 x 10-6 (m2)
13


Mẫu

Lực tác dụng F (N)

Ứng suất σ (N/m2)

Chuối cau
Chuối già
Chuối sứ

5.55
4.66
3.28

576923.08
484407.48
340956.34

6

lực tác dụng (N)

5
4
3
2
1
0

chuối cau

chuối già

chuối sứ

loại chuối

ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LỰC ĐÂM XUYÊN GIỮA CÁC LOẠI CHUỐI


Biện luận

Nhận xét kết quả thí nghiệm


Chuối cau

Mẫu được cắt tại cùng một vị trí trên ba trái chuối cau khác nhau nên có sự chênh
lệch về lực tác dụng lên mẫu. Nhận thấy mẫu chuối cau 1 có lực đâm xuyên lớn nhất là
6.14 N và lớn hơn lực tác dụng trung bình là 5.55N, 2 mẫu còn lại có lực đâm xuyên
không chênh lệch nhau nhiều là 5.21N và 5.29N. Ta có giải thích sự chênh lệch trên là
do kích thước và độ chín của 3 mẫu không bằng nhau do lấy từ 3 trái chuối khác nhau.
Từ đây ta có kết luận rằng độ chín của 3 trái chuối trên cùng một nải chuối là khác nhau,
chuối cau 1 có độ cứng lớn nhất, mẫu 2 và 3 có độ chín và kích thước khá tương đồng
nhau. Đồng thời dựa vào biểu đồ ta có thể thấy thời điểm lực tác dụng có giá trung bình
là 0.7s.


Chuối sứ

Mẫu được cắt tại cùng một vị trí trên ba trái chuối sứ khác nhau nên có sự chênh lệch
về lực tác dụng lên mẫu. Nhận thấy mẫu chuối sứ 3 có lực đâm xuyên lớn nhất là 4.12N
và lớn hơn lực tác dụng trung bình là 3.28N, mẫu 1 có lực đâm xuyên nhỏ nhất là 2.74N
và nhỏ hơn giá trị lực trung bình. Ta có giải thích sự chênh lệch trên là do kích thước và
14


độ chín của 3 mẫu không bằng nhau do lấy từ 3 trái chuối khác nhau. Từ đây ta có kết
luận rằng độ chín của 3 mẫu chuối sứ là khác nhau và chênh lệch khá nhiều. Mẫu chuối
sứ 1 có độ cứng nhỏ nhất, tiếp theo là mẫu 2 và mẫu 3 có độ cứng lớn nhất. Mẫu 2 có

giá trị lực đâm xuyên gần với lực đâm xuyên trung bình nhất.
Nhìn vào biểu đồ ở mỗi thí nghiệm ta đều thấy sơ đồ có 2 đỉnh nhô cao đó là giai
đoạn đầu dò đi xuyên qua vỏ. Ta nhận thấy sau khi đầu dò đi vào trong cấu trúc của
chuối thì là 1 đường khá ồn định ở mỗi thí nghiệm và đường đi này tại cả ba thí nghiệm
không chênh lệch nhau lớn nên ta có thể thấy độ chín của 3 mẫu không chênh lệch nhau
quá nhiều.


Chuối già

Mẫu được cắt tại cùng một vị trí trên ba trái chuối già khác nhau nên có sự chênh
lệch về lực tác dụng lên mẫu. Nhận thấy mẫu chuối già 1 có lực đâm xuyên lớn nhất là
4.86N và lớn hơn lực tác dụng trung bình là 4.66N, mẫu 1 và mẫu 3 có giá trị lực đâm
xuyên khá gần nhau (mẫu 1:4.86N, mẫu 3:4.78N). Mẫu 2 có giá trị lực đâm xuyên nhỏ
nhỏ nhất là 4.33N. Ta có giải thích sự chênh lệch trên là do kích thước và độ chín của 3
mẫu không bằng nhau do lấy từ 3 trái chuối khác nhau. Tuy nhiên ba giá trị lực tác dụng
lệch nhau ít nên có thể nói rằng 3 trái chuối này có độ chín khá gần nhau. Mẫu chuối già
2 có độ cứng nhỏ nhất, tiếp theo là mẫu 3 và mẫu 1 có độ cứng lớn nhất. Mẫu 3 có giá
trị lực đâm xuyên gần với giá trị lực đâm xuyên trung bình nhất.
Nhìn vào biểu đồ ở mỗi thí nghiệm ta đều thấy sơ đồ có 2 đỉnh nhô cao đó là giai
đoạn đầu dò đi xuyên qua vỏ. Ta nhận thấy sau khi đầu dò đi vào trong cấu trúc của
chuối thì là 1 đường khá ồn định ở mỗi thí nghiệm và đường đi này tại cả ba thí nghiệm
khá sát nhau nên ta có thể kết luận rằng 3 mẫu có độ chín tương đồng nhau.


Kết luận

So về độ cứng của ba loại chuối thì chuối cau cứng nhất tiếp đến chuối già và chuối
sứ, độ cứng của vỏ nhỏ sẽ gây khó khăn cho việc vận chuyển vì nó rất dễ bị dập, nhưng
nếu độ cứng của vỏ lớn nhưng không đồng đều trên từng vị trí của trái chuối nói riêng và

các trái chuối trên cùng lô hàng nói chung sẽ bị dập đen ở những vị trí khác nhau của
quả chuối làm mất giá trị cảm quan
3.4.2 Kết quả và xử lí số liệu đâm xuyên cà chua
Sử dụng đầu dò là que kim loại hình trụ dài có đường kính bằng 4 mm


Dữ liệu thu thập
15


Cà chua xanh



Specimen 1 to 3
Com
pressiveload(N)

30
20

Specimen #

10

1
2
3

0

-10
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Time (sec)

1
2
3

Specimen
label

Maximum
Load (N)

CA
CHUA
XANH
CA
CHUA
CA
CHUA

Mean
Standard
Deviation



Extension
at
Maximum
Comp.
load (mm)
-4.92

Time at
Maximum

Comp.
load (sec)

Energy at
Maximum
Comp.
load (mJ)

Diameter
(mm)

27.3

Compressive
stress at
Maximum
Comp. load
(Pa)
17163.39

0.8

78.23

45

28.16

17705.03

-30.77

5.1

397.82

45

28.21

17735.66

-29.11

4.9

343.7

45

27.89
0.51

17534.69
321.92

-21.6
14.47

3.6

2.41

273.25
171.05

45
0

Cà chua chín vừa

Specimen 1 to 3
Com
pressiveload(N)

30
20

Specimen #

10

1
2
3

0
-10
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Time (sec)

Specimen
label

Maximu
m Load

(N)

Compressive
stress at
Maximum
Comp. load
(Pa)

Extension
at
Maximum
Comp.
load (mm)

Time at
Maximu
m Comp.
load (sec)

Energy at
Maximu
m Comp.
load (mJ)

Diameter
(mm)

16

1

CA
CHUA
CA
CHUA
CA
CHUA

2
3
Mean
Standard
Deviation

19.3

8123.16

-5.35

0.9

55.68

55

19.93

8388.11

-21.52

3.6

229.85

55

21.37

8995.12

-5.29

0.9

56.52

55

20.2
1.06

8502.13
447.03

-10.72
9.35

1.8
1.56

114.02
100.31

55
0

Cà chua chín đỏ



Specimen 1 to 3
Com
pressiveload(N)

30
20

Specimen #

10

1
2
3

0
-10

0

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Time (sec)

1
2
3
Mean

Standard
Deviation

-

1

Specimen
label

Maximum
Load (N)

CA CHUA
CA CHUA
CA CHUA

22.75
15.43
9.61
15.93
6.59



Xử lý số liệu

-

Tính độ lệch chuẩn

Mẫu
Cà chua xanh
Cà chua vàng
Cà chua đỏ
Tính ứng suất

Compressive
stress at
Maximum
Comp. load
(Pa)
11586.37
7858.15
4893.16
8112.56
3353.85

Extension
at
Maximum
Comp.
load (mm)
-6.6
-6
-4.8
-5.8
0.92

Maximum load (N)

27.89
20.2
15.93

Time at
Maximum
Comp.
load (sec)

Energy at
Maximum
Comp.
load (mJ)

Diameter
(mm)

1.1
1
0.8
1
0.15

72.98
56.56
22.14
50.56
25.94

50

50
50
50
0

Độ lệch chuẩn
0.51
1.06
6.59

σ=
17


σ: Ứng suất (N/m2)
F: Lực tác dụng lên bề mặt (N)
A: Diện tích bề mặt tác dụng lực (m2)
Diện tích bề mặt là tiết diện tròn của đầu dò kim loại với đường kính
d = 4 mm = 4x 10-3 m
A = = = 1.257 x 10-5 (m2)
Mẫu

Lực tác dụng F (N)

Ứng suất σ (N/m2)

Cà chua xanh
Cà chua chín vừa
Cà chua chín đỏ

27.89
20.2
15.93

2218774.86
1607000.796
1267303.103

30

lực tác dụng (N)

25
20
15
10
5
0

cà chua xanh

cà chua chín vừa

cà chua chín quá

loại cà chua

ĐỒ THỊ THỂ HIỆN LỰC ĐÂM XUYÊN GIỮA CÁC LOẠI CÀ CHUA


Biện luận

- Ở cả 3 loại cà chua,ta thấy có 3 điểm trên đồ thị cao hơn các điểm khác ,điểm đầu là
giai đoạn khi đầu đo chạm vào lớp vỏ quả cà chua,thời điểm này quả cà chua phải chịu 1
lực nén và vẫn chưa bị đâm xuyên qua,sau khi lực đủ lớn để đâm xuyên qua lớp vỏ thì
lực cần tác dụng vào phần ruột quả cũng giảm dần. Điểm dâng cao ở giữa là điểm đầu đo
đi qua lớp lõi quả và điểm dâng cao cuối cùng là đầu đo đi qua lớp vỏ của mặt dưới quả
cà chua. Đồng thời dựa vào đồ thị ta cũng có thể thấy 3 đỉnh của đồ thị cà chua xanh cao
hơn nhiều so với phần còn lại của đồ thị, còn 3 đỉnh của đồ thị cà chua chín vừa và cà
chua chín quá không cao hơn nhiều so với phần còn lại của đồ thị. Do đó ta kết luận
được phần vỏ và phần lõi quả là phần cứng hơn các phần thịt xung quanh của cà chua.
18


Và ở cà chua xanh phần vỏ và phần lõi cứng hơn nhiều so với phần thịt quả. Còn ở cà
chua chín quá phần lõi quả không cứng hơn nhiều so với phần thịt quả.
- Dựa vào số liệu và biểu đồ, ta có thể thấy được để đâm xuyên qua cà chua xanh cần
1 lực tác dụng lớn nhất ( trung bình là 27.89 N), từ đó có thể thấy rằng cà chua xanh có
độ cứng lớn hơn cà chua chín vừa ( lực tác dụng trung bình 20.2N) và cà chua chín quá (
lực tác dụng trung bình 15.93N). Do đó , trong quá trình bảo quản và vận chuyển cà
chua cần chú ý đến độ chín của cà chua, nên phân loại cà chua trước khi bảo quản hay
vận chuyển để tránh hiện tượng dập nát, làm mất giá trị cảm quan của thực phẩm đồng
thời giảm giá trị kinh tế của thực phẩm.

PHƯƠNG PHÁP CẮT
1.Cơ sở thí nghiệm
1.1 Mục đích thí nghiệm
Phương pháp cắt Warner-Bratzler để đo độ dai, độ vững chắc của sản phẩm xúc
xích từ đó đánh giá 3 mẫu xúc xích có sự khác biệt về độ dai và độ vững chắc hay
không.

Qua bài thực hành này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ nguyên lý và cách vận hành của
phương pháp cắt Warner-Bratzler. Đồng thời, ta sẽ xác định được lực tác dụng lên mẫu
cần kiểm tra bắt nguồn từ đâu. Lực tác dụng là lực đâm xuyên của lưỡi cắt lên mẫu xúc
xích và do tính chất bề mặt của mẫu, mẫu sẽ sinh ra một ứng suất tác dụng lại lưỡi cắt.
Từ đó, so sánh các sản phẩm với nhau và tìm hiểu được mối liên hệ của phương pháp cắt
Warner-Bratzler với phương pháp đánh giá cảm quan.
1.2 Lý do chọn mẫu
Ở phương pháp cắt Warner-Bratzler sẽ xác định lực cắt có liên quan đến độ dai, độ
bền của sản phẩm dạng gel, nhũ tương và phạm vi ứng dụng của nó. Vì thế ta cần chọn
những sản phẩm có cấu trúc dai để thực hiện như:
- Thịt tươi và bắp thịt đã nấu chín
- Thịt bò, cừu, thịt heo, thịt gia cầm
- Thịt chế biến
- Xúc xích
19


Mẫu thực phẩm mà nhóm chọn để tiến hành thí nghiệm đó là xúc xích, bởi vì:
- Xúc xích là một sản phẩm phổ biến và đa dạng về sản phẩm đặc biệt nó có tính
chất phù hợp phương pháp cắt Warner-Bratzler đặt ra.
- Giá thành xúc xích tương đối thấp
- Dễ thao tác
2 Cơ sở lý thuyết về phương pháp đo
2.1 Giới thiệu về phương pháp
Hiện nay, ngoài phương pháp phân tích cảm quan để đánh giá cấu trúc thì cấu trúc
còn có thể đánh giá qua phương pháp phân tích bằng thiết bị. Phương pháp WarnerBratzler là một phương pháp điển hình.
Yêu cầu của phương pháp phân tích bằng thiết bị thường hợp lí với giá thành rẻ,
năng 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.
Trong thí nghiệm Warner-Bratzler ta dùng một dao cắt chữ V cắt xuyên qua mẫu.

Đặc tính sẽ cung cấp thông tin về đô nhớt và độ mềm của các sản phẩm thịt và cá, đặc
tính cứng giòn của xúc xích cũng như đặc tính nhai của bánh và bánh bằng bột.
Dao thẳng được sử dụng chủ yếu cho các mẫu hình tam giác và dao có khía dùng
cho các mẫu tròn như xúc xích.
Bởi vì khả năng tái sử dụng cao của kết quả nên thí nghiệm được sử dụng rất rộng
rãi.
2.2 Đặc tính dụng cụ
Dụng cụ làm bằng nhôm và thép không gỉ, dễ dàng vệ sinh khi thực hiện xong thí
nghiệm.
Dao cắt có khả năng thay thế được. Đặc điểm của lưỡi cắt Warner-Bratzler bao
gồm:
- Lưỡi dao cắt dày 0,04 inches (0,1016 mm)
- Lưỡi dao cắt dạng chữ V (góc 60o )
- Gờ cắt xuyên đến nữa vòng tròn
20


- Góc chữ V nên được vác tròn đến ¼ đường tròn của vòng tròn đường kính 2,263
mm.
- Miếng đệm cung cấp cho khoảng hở cho lưỡi dao cắt để trượt xuyên qua mẫu nên
dày 2,0828 mm.
Vị trí gắn dao là cố định.
Lõi giữ tấm thép gồm 1 lõi 25,4 mm và 1 lõi 12,5 mm.
2.3 Mô tả công việc
Lưỡi dao Warner-Bratzler được gắn cố định bằng niken có chiều dày khoảng 1 mm
được cắt vết khía hình chữ V. Góc 600 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 thanh dẫn và hệ thống này được gắn vào một cơ cấu
hổ trợ chuyển động, được nâng đỡ bỡi khay hứng gắn vào hệ thống kiểm tra. Thiết bị
này cung cấp vị trí phù hợp, kiểm soát mẫu cắt và lát cắt, đồng thời cho phép thay đổi

nhanh chóng vị trí cắt khác nhau.
2.4 Cơ sở của phương pháp
Phép thử xác định lực cắt Warner-Bratzler tạo ra bởi một lực cắt khi dùng dao chữ
V xuyên qua mẫu thử. Lực cắt trong trường hợp này cho ta biết độ dai, độ bền của sản
phẩm.
Dựa vào đặc điểm và hàm lượng protein khác nhau có trong nguyên liệu, khả năng
tạo gel, tạo cấu trúc và các liên kết trong sản phẩm để xác định cấu trúc sản phẩm.
2.5 Ưu nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm: Dễ thực hiện, nhanh, thao tác dễ dàng, có thể dễ dàng điều chỉnh
việc cắt mẫu trong khi thực hành thí nghiệm. Các quá trình đo được gắn kết chặt chẽ với
nhau và đảm bảo tính ổn định, dữ liệu đáng tin cậy.


Nhược điểm: Yêu cầu về kĩ năng thực hành tốt, lõi trục phải điều chỉnh thẳng

hàng với thớ thịt, có phạm vi ứng dụng nhỏ (20-100N)
3 Cách tiến hành
3.1 Chuẩn bị mẫu
Mẫu gồm có 2 loại xúc xích:
21


- Xúc xích heo vissan: loại 40g, chiều dài 20cm, đường kính 20mm.
- Xúc xích bò vissan : loại 40g, chiều dài 20 cm, đường kính 20 mm
Chuẩn bị mẫu có kích thước và chu vi bằng nhau. Gồm 3 mẫu đồng nhất với nhau
để phục vụ cho so sánh.
Mỗi loại xúc xích cắt thành 3 mẫu với kích thước giống nhau là 2cm để tiến hành
đo độ dai của sản phẩm. Ta cần phải đảm bảo chiều dài mẫu xúc xích đủ lớn để hạn chế
sai số khi dao động. Nên chuẩn bị mẫu có chiều dài lớn hơn chiều dài khe, đủ dài để mẫu

không bị trượt ra ngoài lưỡi cắt khi thực hiện cắt. Đồng thời, phải giữ nguyên vẹn hình
dáng của mẫu đặt bên phần tiết diện mà lưỡi cắt đi qua.

Xúc
xích heo

Xúc xích bò

3.2 Đặc điểm chung của mẫu
- Tính chất vật lý: 2 loại xúc xích đều có chung tính chất là mềm và đàn hồi
- Tính chất hóa lý:
+ Là hệ nhũ tương của protein và tinh bột.
+ Hàm lượng protein của thịt và đậu nành có trong sản phẩm cao, có tính năng
cải thiện cấu trúc và tạo cấu trúc cho sản phẩm nhũ tương, có khả năng giữ nước, chất
béo. Lượng tinh bột cho vào sản phẩm nhằm tạo ra đô đặc, độ dai, độ dính, độ xốp, độ
trong cần thiết cho sản phẩm. Ngoài ra, tinh bột sẽ liên kết với protein làm cho xúc xích
có độ đàn hồi đặc trưng.
22


- Tính chất hóa học: tinh bột, protein,...trong quá trình chế biến bị phân giải thành các
chất đơn giản dễ hấp thụ vào cơ thể. Chất béo, cụ thể là mỡ, có trong nguyên liệu trong
quá trình chế biến do nhiệt độ cao sẽ bị phân hủy thành glycerine và acid béo, tạo cho
xúc xích có mùi thơm và độ bóng đẹp. Ngoài ra còn có màu được bổ sung thêm vào sản
phẩm nhằm tạo màu hấp dẫn cho sản phẩm tăng giá trị cảm quan.
3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả
- Độ dày của lưỡi dao, khoảng rộng của lưỡi dao và cái đe cũng ảnh hưởng đến lực
cắt. Lực cắt sẽ tăng khi độ dày lưỡi dao tăng và giảm khi độ rộng tăng. Ngoài ra còn có
tốc độ thực hiện phép thử cũng ảnh hưởng khác nhau đến lực cắt, lực gây vỡ và các
thông số khác trong phép đo.

- Độ dài cũng như đường kính mẫu cũng ảnh hưởng đến kết quả đo. Nếu mẫu cắt quá
ngắn thì việc cố định mẫu sẽ khó khăn, làm cho mẫu bị lệch, dẫn đến sai số trong quá
trình đo.
- Có nhiều loại lưỡi dao cắt có kích thước khác nhau do đó cần phải được chuẩn hóa
nếu không sẽ dễ gây sai số khi tiến hành ở các phòng thí nghiệm.
- Lưỡi dao dễ bị ăn mòn theo thời gian, cũng một phần ảnh hưởng đến kết quả thí
nghiệm.
3.4 Vận hành
- Lắp lưỡi dao vào đầu đo, cố định.
- Mở phần mềm đo, tiến hành tạo các folder lưu dữ liệu, điều chỉnh các thông số
trong quá trình đo như vận tốc dao, đường kính của mẫu.
- Đặt các thông số trong quá trình cắt như sau:
+ Vận tốc của dao: v=5 mm/s
+ Chiều sâu cắt đứt mẫu: h=30 mm
- Dụng cụ đo:lưỡi cắt được gắn cố định bằng niken có bề dày khoảng 1 mm được cắt
vết khía hình chữ V. Góc cắt 600 có bán kính 0,5 mmta5i vị trí mép cắt.
4 Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu
4.1 Kết quả thí nghiệm

Xúc xích heo
23


Specimen 1 to 3

C
o
m
p
re

ssivelo
a
d(N
)

3.0
2.0

Specimen #

1.0

1
2
3

0.0
-1.0
0

1

2

3

4

5

6

7

Time (sec)

Maximu
m Load
(N)

Compressive
stress at
Maximum
Comp. load
(Pa)

Extension
at
Maximum
Comp.
load (mm)

Time at
Maximu
m Comp.
load (sec)

Energy at
Maximum
Comp.

load (mJ)

Diameter
(mm)

2.69

8554.51

-10.63

2.1

16.62

20

2.84

9034.46

-11.12

2.2

18.54

20

2.88

2.8

9178.76
8922.58

-11.14
-10.96

2.2
2.2

18.81
17.99

20
20

0.1

326.82

0.29

0.06

1.19

0



STT

1

2

3
Mean
Standard
Deviation

Specimen
label
XUC
XICH
VISSAN
HEO 1
XUC
XICH
VISSAN
HEO 2
XUC
XICH
VISSAN
HEO 3

Xúc xích bò

Compressive load (N)

Specimen 1 to 3
4
3

Specimen #

2

1
2
3

1
0
0

STT

1

2

3

4

5

6

7

Time (sec)

Specimen
label

Maximum
Load (N)

Compressiv
e stress at

Extension at
Maximum

Time at
Maximum

Energy at
Maximum

Diameter
(mm)
24


1
2
3

Mean
Standard
Deviation

XUC XICH
VISSAN BO
1
XUC XICH
VISSAN BO
2
XUC XICH
VISSAN BO
3

Maximum
Comp. load
(Pa)

Comp. load
(mm)

Comp.
load (sec)

Comp.
load (mJ)

3.48

11079.24

-11.62

2.3

25.34

20

3.25

10359.32

-10.65

2.1

21.27

20

3.42
3.39

10892.62
10777.06

-10.14
-10.8

2
2.1

20.78
22.47

20
20

0.12

373.61

0.75

0.15

2.5

0

4.2 Xử lý số liệu

Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của ba mẫu xúc xích heo



Mẫu

Lực tác dụng trung bình(N)

Độ lệch chuẩn

Xúc xích heo

2,8

0,1002

Xúc xích bò

3,39

0,1193

Ứng suất của hai mẫu xúc xích
Mẫu

Lực tác dụng (N)

Diện tích chịu lực (m2)

ứng suất (N/m2)

Xúc xích heo

2,8

3,142.10-4

8911,52

Xúc xích bò

3,39

3,142.10-4

10789,31



Biểu đồ thể hiên lực tác dụng khi cắt

25