THỰC HÀNH VẬT LÝ THỰC PHẨM PHƯƠNG PHÁP ÉP ĐÙN

BÀI 4: PHƯƠNG PHÁP ÉP ĐÙN

1. Giới thiệu thí nghiệm
1.1. Mục đích thí nghiệm
Là phương pháp lý tưởng cho thử nghiệm các loại mẫu như gel và
sản phẩm bán rắn, trái cây, rau, và bột nhào, sữa chua, mayonaise có tính
nhất quán hay có tính chất dính. Đo độ đặc và so sánh những đặc tính về
cấu trúc của các sản phẩm lực tác động cần đo là lực nén ép của đầu dò
tác động lên sản phẩm.
Các sản phẩm có thể dùng là các sản phầm sệt, nhão như:
 Sữa chua
 Mứt nhuyễn
 Kem
1.2. Lý do chọn mẫu
Mẫu được chọn trong bài thí nghiệm này chọn là sữa chua.


Cấu trúc là một yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của sản
phẩm. Sữa chua thì khá phổ biến và có giá trị dinh dưỡng cao. Do đó
những yêu cầu về chất lượng của sản phẩm ngày càng được nâng cao. Vì
một trong những yếu tố quan trọng là độ đặc của sữa chua.
Sữa chua có các thành phần casein, bột whey, ngoài ra còn có các
chất ổn định để tránh hiện tượng tách nước, tạo độ sánh, độ đồng đều
như: gelatin,pectin, carageena,… Trong đó, hàm lượng casein và protein
huyết thanh sữa càng tăng thì sản phẩm càng đặc và pectin, carageena
tham gia với vai trò tạo bộ khung đỡ cho sữa chua, làm sữa chua đông
đặc hơn.
Trong bài này nhóm tiến hành thực nghiệm trên 3 loại sản phẩm
sữa chua khác nhau, vì sản phẩm này chúng ta dễ dàng kiếm được ở thị
trường Việt Nam, cũng như thỏa mãn được các thành phần quyết định độ
đặc.

1.3. Yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm:
 Nhiệt độ: các sản phẩm chưa ở cùng một nhiệt độ
 Tốc độ nén ép
 Lượng sữa chua cho vào cốc dụng cụ


 Chiều sâu nén
 Lực tác dụng vào chất lỏng
2. Cơ sơ lý thuyết về phương pháp
2.1. Định nghĩa:
Phương pháp này sử dụng đầu đo tương tự như đầu đo của phương
pháp nén.
Mẫu được chứa trong một cái cốc, diện tích cắt ngang của cái cốc so
với đầu đo phải lớn hơn đầu đo.
Khi tiến hành đo, đầu đo đi xuống thực hiện việc nén ép sản phẩm,
dưới tác dụng của lực nén ép, sản phẩm sẽ bị trào ngược lên phía trên. Quãng
đường đi của đầu đo được thiết lập trước. Phương pháp này có tên gọi là
Back extrusion.
2.2. Nguyên lý chung
Phép thử nén ép gồm hai lực tác dụng lên thực phẩm cho đến khi
thực phẩm chảy qua khe thoát. Thực phẩm sẽ bị nén cho đến khi cấu trúc
bị gãy, hư hỏng và đẩy ra khe thoát. Chúng ta sẽ đo lực lơn nhất cần thiết
để đạt tới sự ép và sử dụng làm chỉ số chất lượng cấu trúc thực phẩm.
Thực phẩm sẽ được đặt trong cốc kim loại chắc chắn và không có
nắp, Pittong có đường kính nhỏ hơn xylanh sẽ được đẩy xuống cái hộp
cho đến khi thực phẩm chảu qua khoảng trống giữa pittong và thành
hộp.

Đầu dò được sử dụng là đầu dò dạng trụ tròn, làm bằng thép
không rỉ. Dụng cụ chứa mẫu hình trụ tròn, có đường kính lớn hơn đầu
dò, làm bằng thép không rỉ Phương pháp hoạt động bằng cách tác dụng
1 lực lên thực phẩm đến khi thực phẩm chảy qua lối thoát theo hướng
mũi tên màu đỏ. Đầu dò sẽ xác định lực tác dụng thay đổi theo thời gian
và đưa qua phần mềm phân tích kết quả (sử dụng phần mềm Blue Hill).


2.2. Cơ sở của phép đo
Phép đo này đo lực lớn nhất cần thiết để hoàn thành quá tình ép
đùn. Do sản phẩm có tính chảy được trong quá trình nén nên phép đo
này thích hợp cho các loại chất lỏng nhớt, gel, chất béo, không thích hợp
để đo các sản phẩm bánh mì, bánh quy, ngũ cốc, kẹo.

Nhận xét:
- Đoạn AB, thực phẩm chịu ép ngày càng chặt.
- Đoạn BC, thực phẩm chịu nén chặt thành dạng rắn và lực đo tăng
mạnh, không còn khoảng trống để ép thêm ngoại trừ những túi khí nhỏ,
do đó lực chống lại lực tác dụng tăng đột ngột.


- Tại điểm C, sản phẩm bắt đầu chảy ra các khe thoát. Quá trình
này kéo dai cho đến khi lực đo trở về 0. Lực tại điểm C cho biết lực đi
cần thiết để ép đùn sản phẩm và đoạn CD cho biết lực cần thiêt để kéo
dài quá trình ép đùn.
Hình dạng đường cong trong phép đo ép đùn tùy thuộc vào độ đặc
của sản phẩm, kích cỡ, tốc độ biến dạng, nhiệt độ vật mẫu va mức độ
đồng nhât của thực phẩm cần đo.
2.3. Mối liên hệ giữa phương pháp đo với phương pháp cảm quan:
Cấu trúc đóng vai trò quan trọng đối với chất lượng thực phẩm.

Chính vì vậy, đánh giá, phân tích sản phẩm ngày càng được quan tâm.
2.4. Ưu – nhược điểm
 Ưu điểm:
- Dễ dàng tiến hành khảo sát, nhanh chóng
- Lực cần để ép lúc đầu không phụ thuộc vào khối lượng của mẫu.
- Vệ sinh dụng cụ sau mỗi lần sử dụng cũng đơn giản.
- Có lợi về mặt kinh tế
- Hoạt động liên tục (không hạn chế số lượng mẫu kiểm tra)
- Kết hợp được với các thiết bị khác như máy vi tính.
- Lực cần thiết để ép lúc ban đầu không phụ thuộc vào khối lượng
mẫu
- Kết quả của phép đo không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như
lượng nước tự do
 Nhược điểm:
- Ngăn chưa mẫu mức độ lực lớn có thể vượt qua khả năng chịu
lực của máy phân tích thông thường.
- Xylanh đi xuống phải ở vị trí chính giữa bộ phận chứa mẫu ép để
bề rộng khe hở quanh chu vi cố định.


- Các thiết bị không có khả năng đo cùng lúc nhiều thuộc tính như
đánh giá cảm quan
3. Cách thức tiến hành
3.1. Chuẩn bị mẫu:
Chuẩn bị 3 mẫu sữa chua khác nhau: sữa chua vinamilk, sữa chua
Ba Vì, Love in farm, lượng mẫu cần chuẩn bị phải phù hợp với đặc tính
yêu cầu. Cho mẫu vào cốc chứa, lượng mẫu cho vào không được vượt
quá chấm đen trong cốc của thiết bị.
 Thành phần cấu tạo:
- Sữa chua có đường Vinamilk (khối lượng tịnh: 100g): nước, sữa

(sữa bột, sữa bò tươi, bột whey, chất béo sữa), đường tinh luyện, dầu
thực vật, chất ổn định (gelatin thực phẩm, 1422, 471), men
Streptococcus thermophiles và Lactobacillus bulgaricus.
- Sữa chua Love’in Farm (khối lượng tịnh: 100g): sữa bò tươi,
đường, đạm sữa (1%), chất ổn định, gelatin, mono và diglycerit của các
acid béo (E471), men Streptococcus thermophiles và Lactobacillus
bulgaricus.
- Sữa chua Ba Vì (khối lượng tịnh: 100g): nước, sữa tươi, bột sữa,
đường tinh luyện (11%), dầu bơ, chất ổn định (gelatin, mono và
diglycerit của các acid béo (E471)), chất bảo quản chiết xuất tự nhiên
natamycin (E235), men Streptococcus thermophiles và Lactobacillus
bulgaricus.
 Giá trị dinh dưỡng của các loại sữa chua trong 100g
- Sữa chua có đường Vinamilk: năng lượng (105,0 kcal),
hydratcacbon (16,0 g), chất đạm (3,5 g), chất béo (3,0 g).


- Sữa chua Ba Vì: năng lượng (102,6 kcal), chất đạm (3,2 g),
cacbonhydrat (16,6g), chất béo (2,6 g).
- Sữa chua Love’in Farm: năng lượng (105 ± 10 kcal), chất đạm
(3,5 ± 0,3 g), chất béo (3,0 ± 0,3 g), hydratcacbon (16 ± 1,6 g).
3.2. Cách thức vận hành:
3.2.1. Nguyên tắc vận hành
Tác dụng lực lên thực phẩm cho tới khi cấu trúc thực phẩm bị gãy,
hư hỏng. Dưới tác dụng của lực ép và sự trượt lên nhau giữa các phân tử,
mẫu sẽ bị tràn lên trên bề mặt thiết bị ép (pit-tông).

Hình 4.1. Thiết bị ép đùn

 Mở máy vi tính đã liên kết với thiết bị INSTRON sau đó chạy

chương trình BLUEHILL.
 Kiểm tra máy, chọn đầu dò phù hợp với phuong pháp đo.
 Chỉnh các thông số để thiết lập chế độ khảo sát.


 Chọn chế độ khảo sát và điều chỉnh các thông số sau:
- Tốc độ di chuyển đầu do = 5mm/s
- Chiều sâu nén = 3cm
- Đường kính đầu dò = 42mm.
- Chiều cao cốc = 30mm.
- Đưa đầu dò vừa chạm bề mặt mẫu.
3.2.2. Cách tiến hành

- Cài đặt thông số cho máy:
- Vào giao diện làm việc của Buluehill  Method  chọn file
TPA_Aim_ccyclic  speciment  geometry( chọn Cirular), Diameter ,
Anvil height  save.
- Chọn tiếp Control  Open profile 
Ram 1
End poil :3 cm

Ram 2
End poit : 0mm

Rate :5mm/s

Rate: 5mm/s

 Save.

- Điều chỉnh đầu dò tiếp xúc với mẫu.
- Tiến hành đo lần lượt từng mẫu.
Dụng cụ:
- Dao thái lan
- Khăn giấy
Các mẫu sữa chua được rót vào hộp kim loại hình trụ (có sẵn) có
kích thước phù hợp với thiết bị đo.
Lưu ý: - Đường kính pit-tông nhỏ hơn đường kính hộp kim loại này.


Cài đặt thông số phù hợp cho thiết bị thông qua phần mềm và tiến
hành đo lần lượt từng mẫu.
Lưu ý khi cài đặt: -vận tốc không quá lớn để tránh mẫu văng ra
ngoài làm mất vệ sinh
- Chiều sâu ép phù hợp

Giao diện lảm việc của Bluehill
4. Kết quả và thảo luận thí nghiệm
4.1. Kết quả
Đường kính đầu dò: D = 42mm 1385.44 (mm2) = 1. 3854 m2
Ứng suất của sữa chua Ba Vì σ = N/m2
Ứng suất của sữa chua Love in Farm σ = N/m2
Ứng suất của sữa chua Vinamilk σ = N/m2

Hình 4.1. Biểu đồ sữa chua Ba Vì


Compressive load (N)

TPA Food Testing

0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Time (sec)

Bảng 4.1. Sữa chua Ba Vì
Specimen
label
1
2

Ba Vì 1
Ba Vì 2

Mean
Standard Deviation
Median

Max.Force
Energy to
1st Cycle( F1) max Load 1st
(N)
Cycle (A1)
(mJ)
0.54
12.05
0.54
12.27
0.54

12.16
0.00105
0.15768
0.54
12.16

Hình 4.2. Biểu đồ sữa chua Love in Farm

Adhesiveness
(A3) (J)
- 0.00434
- 0.00361
- 0.00397
- 0.00051
- 0.00397


Compressive load (N)

TPA Food Testing
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Time (sec)

Bảng 4.2. Sữa chua Love in Farm
Specimen
label
1

2

Love in
farm1
Love in
farm2

Mean
Standard Deviation
Median

Max.Force
1st
Cycle(F1)
(N)
0.55

Energy to
Max Load
1st Cycle
(A1) (mJ)
12.04

Adhesiveness
(A3) (J)
- 0.00452

0.57

12.82

- 0.00486

0.56

12.43

- 0.00469

0.01522

0.55661

0.00024

0.56

12.43

- 0.00469


Hình 4.3. Biểu đồ của sữa chua vinamilk

Compressive load (N)

TPA Food Testing
0.4
0.2
0.0

-0.2
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Time (sec)

Bảng 4.3. Sữa chua vinamilk
Specimen
label
1
2

Vinamilk 1
Vinamilk 2

Mean
Standard Deviation
Median

Max.Force
1st
Cycle(F1)
(N)
0.32
0.34
0.33
0.01296
0.33

Energy to
Max Load
1st Cycle
(A1) (mJ)
7.08
7.53

7.31
0.31903
7.31

Adhesiveness
(A3) (J)
- 0.00072
- 0.00061
- 0.00067
0.00007
- 0.00067


Bảng 4.4. Kết quả ép đùn của 3 mẫu sữa chua

STT

1

Specimen label

Ba Vì

Maximum

0.3898

0.54

13.2

LOVE’ IN FARM

0.33
3

Stress
(N/m2)

Load (N)

0.56
2

Area (cm2)

Vinamilk

Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện các giá trị của các loại sữa chua

0.4042

0.2382


14
12
10
8
6

Sữa chua Ba Vì
vinamilk
love in farm

4
2
0
-2

Max.force

Energy

Adhesiveness

4.2. Nhận xét
Dựa vào kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ta có các nhận xét: các
sản phẩm khác nhau sẽ có lực tác dụng, năng lượng sử dụng và độ dính
bề mặt khác nhau, tuy nhiên cả 3 sản phẩm đều có biểu đồ biểu diễn
tương tự nhau vì đều có dạng sệt.
Nhìn chung về các yếu tố so sánh ứng suất nén, lực nén, công, độ
dính bề mặt thì đều có chiều hướng giống nhau: Love In Farm > Ba Vì >
Vinamilk
Ta có thể đưa ra vì lực nén cao nên ứng suất nén cao dẫn tới công tác
dụng lớn và có độ dính bề mặt lớn => sản phẩm có độ đặc cao.
Giải thích:


− Do thành phần các mẫu sữa chua khác nhau nên cấu trúc của chúng

cũng khác nhau. Trong thành phần sữa chua Love’in Farm có chủ yếu là
sữa tươi, Vinamilk, Ba Vì ngoài sữa bò tươi còn có sữa bột nên hàm
lượng đông tụ casein thấp hơn khi lên men nên độ đặc cũng thấp hơn.
− Một số phụ gia nhũ hóa như monoglycerit và diglycerit, chất ổn
định gelatin, E471 được thêm vào để có khả năng nhũ hóa tốt hơn sản
phẩm có độ đông đặc, độ dính bề mặt tuy nhiên mỗi công ty có hàm
lượng khác nhau nên chất lượng sẽ khác nhau.
− Loại men sử dụng trong các sản phẩm này khác nhau (men
Streptococcus thermophiles và Lactobacillus bulgaricus) nên hiệu suất
đông tụ casein cũng khác nhau làm tính chất sản phẩm thay đổi.