Ôn Tập Vật Lý Thực Phẩm

Ôn tập Vật lý thực phẩm Chương 1 Câu 1: Trình bày cách xác định các thông số vật lý thực phẩm cơ bản: thể tích, khối lượng riêng?  Cách xác định thể tích: Phương pháp cân chất lỏng: ta tính thể tích của chất lỏng (nước) tương đương với thể tích của thực phẩm cần xác định Vs = Trong đó:

Vs – thể tích thực phẩm Wp – cân bình không Wps – cân bình có thực phẩm Wpl – cân bình đầy nước Wpls – cân bình có thực phẩm và nước

Phương pháp dùng ống đong: cho thực phẩm vào ống đong có chứa chất lòng và đo trực tiếp phần chất lỏng tăng lên. Nếu thực phẩm nổi trên mặt nước thì dùng que ấn chìm thực phẩm và cộng thêm lượng nước dâng do que bị chìm Phương pháp dùng tỉ trọng kế dạng khí: Ban đầu đóng 3 van. Sau đó mở van 1 ta có P1. Khi mở van 2 thì ta đo đuọc P2. Từ đó tính thể tích thực phẩm theo công thức: Vs = V2 – V1 ( Hình

)

 Cách xác định khối lượng riêng: Khối lượng riêng rắn:

s

ố ượ

=

(thể tích này được tính bằng cách đuổi

ể í

hết các khí tồn tại trong các pore của vật liệu rắn và không tích các khí trong chất rắn) Khối lượng riêng vật liệu:

m

ố ượ

=

(thể tích này được tính bằng cách

ể í

nghiền nhỏ các hạt thành bột mịn) Khối lượng riêng hạt:

h

ố ượ

=

ể í

ạ ạ

(thể tích này được xác định là các

pore đóng, không tính các pore hở Khối lượng riêng biểu kiến:

app

=

ố ượ ể í

(thể tích này được xác định là

tất cả các các pore trong vật liệu Khối lượng riêng tổng thể:

bulk

=

ố ượ ể í

khối lượng cho các vật liệu đóng

gói hoặc xếp chồng chất lên nhau. Thể tích tình là tồng thể tích của vật liệu và cả phần rỗng do xếp chồng lên nhau Tính toán khối lượng riêng:

Câu 2: Độ xốp là gì? Cách xác định độ xốp? Ý nghĩa của độ xốp trong chế biến thực phẩm? Độ xốp là tỉ lệ phần trăm không khí chiếm chỗ trong thực phẩm với toàn bộ thể tích của thực phẩm Ý nghĩa của độ xốp là đánh giá quá trình dịch chuyển ẩm, nhiệt, vật chất trong thực phẩm, độ xốp tỉ lệ thuận với sự truyền nhiệt Các phương pháp xác định độ xốp:

+

Dùng phần mềm Image J: Chụp ảnh bằng kính hiển vi => sử dụng phẩn

mềm phân tích hình ảnh các pore, bọt khí => xác định tỉ lệ kích thước bọt, bán kính trung bình => phần trăm chiếm chỗ +

εtotal = εapp + εbulk = 1 -

+1-

Trong đó: +

Phương pháp dùng tỉ trọng kế dạng khí ε=

hình

Câu 3: Chất hoạt động bề mặt có tác dụng gì trong chế biến thực phẩm? - Các loại chất lỏng có sức căng bề mặt nên khó hòa tan với nhau - Chất hoạt động bề mặt là chất phân cực có 1 đầu ưu nước và 1 đầu kị nước, đầu ưu nước sẽ liên kết với môi trường nước, còn đầu kị nước sẽ liên kết với chất lỏng khác, làm giảm sức căng bề mặt giúp 2 loại chất lỏng dễ hòa tan vào nhau - Tác dụng của chất hoạt động bề mặt là tạo hệ mixen làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng Câu 4: Nêu ý nghĩa của các thông số nhiệt trong chế biến thực phẩm? - Hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.độ): là lượng nhiệt dẫn qua 1 đơn vị chiều dài khi có sự chênh nhau 1 độ => Hệ số dẫn nhiệt: đáng giá nhiệt truyền qua vật thể là dễ hay khó - Nhiệt dung riêng Cp (J/kg.độ): là lượng nhiệt cần thiết cung cấp cho 1kg vật thể để nhiệt độ của nó tăng lên 1 độ Cp = Σ Cpi . Xwi

(J/kg.độ)

Trong đó: Cpi - nhiệt dung riêng các thành phần trong TP Xwi – phần khối lượng các thành phần

- Hệ số khuếch tán nhiệt α (m/s2): là trường nhiệt độ trong thực phẩm biến thiên nhanh hay chậm α=

Câu 5: Các tác dụng của hồng ngoại và vi sóng trong chế biến thực phẩm? Năng lượng vi sóng

Năng lượng hồng ngoại

- Bước sóng dài hơn hồng ngoại

- Bước sóng 700nm

- Có khả năng đâm xuyên nên làm

- Không có khả năng đâm xuyên nên

nóng từ trong lòng thực phẩm

làm nóng bề mặt thực phẩm

- Tạo ra dao động các phân tử nước

- Quá trình làm nóng phụ thuộc vào

gây ra ma sát gây sinh nhiệt

đặc trưng bề mặt và màu sắc của

- Quá trình làm nóng phụ thuộc vào

thực phẩm

lượng ẩm của vật liệu. Ẩm càng cao

- Quá trình dẫn nhiệt vào trong phụ

thì làm nóng càng nhanh

thuộc vào hệ số dẫn nhiệt của thực

=> Thuận lợi cho việc làm nóng

phẩm ( ε Nước, Protein, Lipit…) => Thuận lợi cho quá trình sấy

CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA THỰC PHẨM Câu 1: Học phần lý thuyết chất lỏng Newton và phi Newton Câu 2: Nêu các phương pháp phân tích cấu trúc bằng thực nghiệm? Mục tiêu từng phương pháp nhằm xác định gì? Bài làm: Phương pháp thực nghiệm dùng để đo những thông số không thể biểu diễn được bởi định lượng lưu biến cơ bản. Dựa vào 3 nguyên tắc cơ bản: sự uốn, cắt và nén Ứng dụng Áp dụng cho sản phẩm có Xác định Dùng một lực nén cấu trúc cao Phương được độ tối đa để làm vỡ sản (độ cứng, độ pháp nén cứng, độ giòn phẩm giòn) của sản phẩm Ví dụ: kẹo cứng,… Dùng một lực nén Dùng để đo Phương tối đa ở điểm trung Xác định độ cho những sản pháp nén tâm của 3 điểm để uốn cong, độ phẩm dạng 3 điểm làm vỡ sản phẩm giòn thanh hoàn toàn (socola,…) Sử dụng lực của đầu dò đi xuống, đến khi tiếp xúc với bề Đánh giá mặt và đâm xuyên được độ giòn, qua thực phẩm tạo độ cứng của Phương Cho sản phẩm ra lực nén và lực cắt thực phẩm. pháp đâm trái cây, rau củ Có 2 loại đâm Ngoài ra có xuyên quả, thịt xuyên: thể xác định  Đâm xuyên 1 được độ cứng phần từng lớp  Đâm xuyên qua

Phương pháp kéo

Khái niệm

Mục đích

Dùng lực căng, để tạo ra sự căng và kéo xảy ra bên trong bản thân sản phẩm

Đánh giá độ dai (độ vững chắc), độ dãn của sản phẩm

Sử dụng đo các sản phẩm dạng sợi (bún, mỳ,…), dạng màng

Hình

Phương pháp cắt

Phương pháp ép đùn

Gồm 2 loại: Cắt 1 dao: áp dụng cho Sử dụng lưới dao sản phẩm có hay thanh cắt đi Biết được độ kích thước lớn xuống đến khi tiếp cứng, độ giòn (thịt, rau, xúc thực phẩm, lực của thực quả…) cắt thực phẩm tạo ra phẩm Cắt nhiều khi khoảng cách dao: dùng cho đầu dò tăng sản phẩm dạng mảnh vụn (snack,…) Tác dụng một lực lên thực phẩm đến khi thực phẩm chảy qua một lối thoát. Lối thoát gồm 2 loại: Dùng cho sản Lối thoát thuận: phẩm dạng Đánh giá độ một lỗ có kích cỡ nhão, sệt đông đặc của chuẩn ở bên dưới (patê, nước sản phẩm vật chứa sốt, sữa Lối thoát ngược: chua,…) thực phẩm được đẩy lên trên theo 2 lối thoát như hình vẽ bên

Câu 3: Nêu phương pháp phân tích cấu trúc bằng TPA, ý nghĩa của độ cố kết, độ dẻo và độ dai của thực phẩm khi xác định TPA? Bài làm: Phương pháp phân tích cấu trúc bằng TPA là phương pháp dựa trên đường cong lực để phân loại các đặc tính cấu trúc then chốt của thực phẩm, là cầu nối của cảm quan. Phương pháp này chỉ dùng lực nén, nén 2 lần lên cùng một diện tích của thực phẩm nhưng không được phá vỡ cấu trúc của thực phẩm. Đây là phương pháp đa chức năng, có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Biểu đồ đường cong lực của phương pháp TPA theo thời gian (vẽ) Phương pháp này có thể xác định những thông số sau:

 Độ cố kết: là thuộc tính cơ học của cấu trúc liên quan tới mức độ biến dạng mà sản phẩm có thể chịu được trước khi gãy vỡ Độ cố kết =  Độ dẻo: là thuộc tính cơ học của cấu trúc có liên quan tới lực cố kết của một sản phẩm. Độ dẻo liên quan tới lực cần để nghiền nát sản phẩm thành dạng sẵn sàng cho việc nuốt Độ dẻo = Độ cố kết x F2  Độ dai: là thuộc tính cơ học của cấu trúc có liên quan tới lực cố kết, độ cứng, số lần nhai cần thiết để một sản phẩm rắn trở thành dạng sẵn sàng cho việc nuốt Độ dai = Độ cố kết x F2 x Spriginess (Độ co dãn)

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THƯỜNG SỬ DỤNG ĐỂ KIỂM TRA CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ CỦA THỰC PHẨM Câu 1: Tại sao xác định độ nhớt động học chỉ cần xác định thời gian chảy của chất lỏng qua ống mao? Bài làm:

Ta có:

Độ nhớt động học:

Trong đó:

g= 9,81 (m/s2)

V = const (m3)

H=const (m)

L =const (m)

R = const (m) Đặt:

Do đó: Khi đó muốn xác định độ nhớt động học thì chỉ cần xác định thời gian chảy của chất lỏng vì K= const với các thông số đã cho Câu 2: Nêu phương pháp xác định độ nhớt thực bằng nhớt kế dạng quay? Bài làm: Nhớt kế dạng quay có trục quay với tốc độ không đổi trong chiếc cốc cố định. Khi đó chất lỏng cản trở chuyển động của trục tạo nên ứng suất trượt trên bề mặt của trục, hình thành một momen lực tác dụng ngược trở lại trục quay (ngẫu lực) Momen được tính: M = F.d (d: chiều dài cánh tay đòn)

Với chất lỏng Newton thì độ nhớt được tính:

Trong đó

M: momen đo trục : vận tốc góc quay của trụ : độ nhớt của chất lỏng H: chiều cao của trục quay : bán kính của trụ quay : bán kính của cốc chứa

Chương 4 Câu 1: Vai trò khi sử dụng trường điện từ dạng xung có cường độ cao tác động vào vi sinh vật thì chúng bị thủng lỗ? Khi cho thực phẩm đi qua giữa hai điện cưc trái dấu, với hiệu điện thế cao 20-60kV => tạo ra xung điện từ có cường độ cao tác động vào vsv => làm cho các điện tích tích tụ trên thành tế bào có định hướng => tạo ra chênh lệch hiệu điện thế khoảng 1V giữa trong và ngoài tế bào => dãn nở thành tế bào => gây ra các lỗ thủng nhỏ, sau một thời gian các lỗ thủng sẽ ngày càng lớn hơn => làm mất sự cân bằng các chất trong và ngoài màng tế bào vsv => tiêu diệt vsv Hình

Hình

Câu 2: Nêu ưu điểm của phương pháp PEF so với xử lý nhiệt trong chế biến thực phẩm? - Phương pháp PEF không sử dụng nhiệt nên giữ được các tính chất cảm quan của thực phẩm như màu, mùi.... Và các chất dinh dưỡng ít bị biến đổi (polyphenol, các hợp chất chống OXH, vitamin, khoáng,...) - Thời gian xử lý nhanh - PEF khống chế được sự hình thành bào tử của các vsv do có thời gian xử lý quá nhanh (khoàng vài µ giây) vsv không kịp tạo bào tử - Hỗ trợ quá trình trích ly và sấy Câu 3: Nêu các tác động kĩ thuật của trường điện từ dạng xung đến thực phẩm dạng lỏng? - Cường độ điện trường tạo ra chênh lệch hiệu điện thế giữa trong và ngoài tế bào lên 1V sẽ đánh thủng thành tế bào (ở 20oC) - Thời gian xử lý khoảng 1-5µ giây đã đủ vô hoạt tế bào

- Hình dạng của trường điện từ dạng xung như: dạng vuông, dạng mũ, dạng xoay chiều, trong đó xung hình vuông có tác dụng đánh thủng thành tế bào vsv mạnh hơn các xung khác, do giá trị điện thế cao và dài hơn

Câu 4: Nêu các yếu tố sinh học của trường điện từ dạng xung tác động đến vsv trong thực phẩm dạng lỏng? - Kích thước và hình dạng tế bào vsv Vc = f.Ec.a.cosα Trong đó: Vc – điện thế đánh thủng

f – hệ số hình dạng tế

bào Ec – điện trường tới hạn yêu cầu

a – bán kính tế bào

α – là góc nghiên của màng tế bào với điện trường => Nếu màng tế bào vuông góc với điện trường thì α = 90o, điện thế đánh thủng Vc = 0, trường điện từ dạng xung không tác động đến vsv => Nếu màng tế bào song song với điện trường thì α = 0o, điện thế đánh thủng Vc = max, trường điện từ dạng xung tác động mạnh đến vsv Thực phẩm dạng lỏng => Cho thực phẩm chảy rối để cho vsv chuyển động theo mọi hướng của điện trường => tăng điện thế đánh thủng - Dạng vsv hình cầu, ô van, trụ,... nấm men nhạy cảm nhất với xử lý PEF - Vi khuẩn gram (-) nhạy cảm với PEF hơn vi khuẩn gram (+), do lớp peptidolucan mỏng hơn - Trạng thái sinh lý của vsv: ở pha log dễ tiêu diệt vsv bằng PEF hơn do quá trình sinh sản của vsv (nhân đôi, nảy chồi) có lớp màng tại chỗ tách ra mỏng ở đầu pha ổn định thì khó tiêu diệt vsv bằng PEF do vsv đã trưởng thành và thích nghi với môi trường sống, có ít độc tố trong cơ thể nhất

khó tiêu điệt các vsv đã tạo bào tử trước khi vào PEF

Câu 5: Nếu sử dụng thực phẩm có pH quá thấp thì trường điện từ dạng xung có cường cao, có tác dụng như thế nào? - Khi vi khuẩn trong trường điện từ dạng xung có cường độ cao sẽ làm thủng thành tế bào vsv => gây chết vsv - Đối với các vsv sống trong môi trường pH thấp thì sẽ bị tiêu diệt bởi trường điện từ dạng xung có cường độ cao, do không kịp tạo bào tử - Trong môi trường pH thấp, các vsv đã tạo bào tử từ trước thì PEF không thể đáng thủng thành tế bào vsv được

Câu 6: Tác dụng của áp suất cao đến vsv trong thực phẩm - Enzyme gồm có: Protein + Trung tâm hoạt động => Áp suất cao ức chế hoạt động enzyme của vsv bằng cách làm biến tính protein của enzyme. (101303MPa) làm cho enzyme biến tính thuận nghịch, (>303MPa) enzyme biến tính không thuận nghịch - Quá trình sao chép DNA bị ức chế => mất khả năng sinh sản - Tiêu diệt vsv: khi có áp suất cao => tạo lực xé rách thành tế bào vsv : => làm tế bào co dãn => xé rách => chảy dịch => thể tích thành tế bào giảm => Tiêu diệt vsv

Câu 7: Giải thích vì sao miếng thịt bò khi tác động áp suất cao (600MPa) trong thời gian 6 phút lại có thời gian bảo quản lâu hơn? - Tiêu diệt vsv: khi có áp suất cao => tạo lực xé rách thành tế bào vsv :

=> làm tế bào co dãn => xé rách => chảy dịch => thể tích thành tế bào giảm => Tiêu diệt vsv - Enzyme trong thịt bị vô hoạt do biến tính protein trong enzyme ở áp suất cao (>101MPa) - Áp suất cao làm tách nước trong chất béo => hạn chế quá trình thủy phân => hạn chế sự tạo mùi ôi, sậm màu

Câu 8: Tại sao khi sử dụng áp suất cao vào thực phẩm lại được xem như phương pháp chế biến? - Các chất như: lipid, glucid, protein, vitamin, khoáng,... có cấu trúc bật 1 (mạch thẳng) thì ít chịu ảnh hưởng của áp suất cao nhờ liên kết công hóa trị của chúng - Protein bật cao sẽ biến tính bởi áp suất cao => Làm mềm thịt và dễ tiêu hóa hơn => P<101 MPa các protein bật cao ngậm nước => trương nở => P>101MPa các protein tách nước, dãn mạch thành bật thấp - Enzyme trong thịt bị vô hoạt do biến tính protein trong enzyme ở áp suất cao (>101MPa) - Nước thay đổi pha: áp suất cao tác động làm giảm điểm kết tinh và nóng chảy của nước (ở 207.5MPa thì điểm kết tinh là -22oC) => giúp chuyển sản phẩm đông đá về trạng thái bình thường trong thời gian ngắn (khoảng vài phút) - Áp suất cao tạo ra các hợp chất mới => tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm

Câu 9: Nêu tác dụng của chiếu xạ đến cơ thể vsv trong quá trình thanh trùng nước? - Cơ chế quá trình chiết xạ là dùng các tia có bước sóng ngắn (tia X, Gama, UV) => tạo ra năng lượng cao hơn năng lượng liên kết của các phân tử (E =

)

=> tạo ra các gốc tự do (OH*,CHO*,COO*,...) tác động vào DNA của tế bào vsv => làm sai lệch sự sắp xếp các bazơ của DNA => VSV mất khả năng sinh sản - Thanh trùng nước ta nên dùng tia UV có

(280nm) ngắn hơn các tia khác,

để tránh tạo ra quá nhiều gốc tự do làm ảnh hưởng xấu đến sức khỏe - Các bazơ trong DNA sắp xếp theo (A-T, G-C) mà tia UV làm thymine chuyển thành dimer => mất khả năng sao chép của thymine - Khả năng đâm xuyên của UV đối với nước cất chỉ khoảng 40cm => khi thanh trùng nước cần chú ý chiều dày của màng nước

Câu 10: Tại sao khi tác động sóng siêu âm vào thực phẩm thì qua quá trình sấy sẽ giúp thực phẩm xốp hơn? - Cơ chế tác động của sóng siêu âm: Nước khi có tác động sóng siêu âm => giãn nở, nén ép => tạo các bọt khí => bọt khí tăng thể tích => nổ bọt khí => Xé rách thành tế bào => sinh nhiệt => gốc tự do - Khi sử dụng siêu âm tác dụng vào thực phẩm thì qua quá trình sấy sẽ giúp thực phẩm xốp hơn vì: sóng siêu âm làm cho các phân tử nước trong thực phẩm dao động => giãn nở và nén ép => tạo ra các khí trong lòng thực phẩm => tăng độ xốp