13

BÀI 3: THỰC HÀNH MÁY ĐO CẤU TRÚC BẰNG
THIẾT BỊ TEXTRURE – ANALYZE


I. Cơ sở lý thuyết:
Các nguyên tắc đo cấu trúc:
Nén:
Đây là phép đo đơn giản nhất. Mẫu được làm biến dạng và mức độ biến dạng và/ hoặc sức
bền của mẫu được ghi nhận và sử dụng như một chỉ số cấu trúc của thực phẩm.
Trong quá trình đo, đầu đo di chuyển đến điểm tiếp xúc với mẫu, tác dụng lực lên mẫu. Đầu
đo thường có dạng hình trụ hoặc đĩa phẳng, đường kính bằng hoặc lớn hơn mẫu ( phụ thuộc
vào mức độ biến dạng). Nếu mẫu có bề mặt lớn hơn đầu đo thì đầu đo có thể đâm thủng hay
xuyên vào mẫu.
Các phép đo nén đơn giản thường gọi là nén một trục, nghĩa là mẫu được nén theo một
hướng và không bị giới hạn theo hai hướng khác. Nguyên tắc nén này làm thay đổi hình dạng
mẫu và áp dụng phổ biến cho các loại thực phẩm dạng rắn.
Khi mẫu bị nén theo 3 hướng, thường bằng áp suất thủy lực thì gọi là nén khối. Nguyên tắc
này làm thay đổi thể tích mẫu nhưng không làm thay đổi hình dạng. Nén khối thường ít dùng
trong đo thực phẩm vì quá trình tiến hành chậm và khó khăn ( dùng áp suất thủy lực). Các
đầu đo sau đây thường dùng trong phương pháp nén:
- Các đầu đo dạng xylanh
- Các đầu đo dạng hình cầu
- Thiết bị Ottawa
- Các đầu nén phẳng
Đâm xuyên:
Trong phép đo này, đầu đo đâm xuyên vào mẫu và giá trị lực cần thiết để đạt chiều sâu xuyên
vào hoặc chiều sâu xuyên được trong một khoảng thời gian nhất định, dưới những điều kiện
xác định được đo và ghi nhận là độ cứng, độ chắc độ dai hay các tính chất cấu trúc khác của
thực phẩm.

Phép đo này làm mẫu biến đổi không thuận nghịch. Mẫu đo phải có diện tích bề mặt lớn hơn
diện tích tiếp xúc với đầu đo sử dụng, nếu mẫu nhỏ hơn diện tích tiếp xúc đầu đo thì trở
thành nguyên tắc nén.
Giá trị lực đo được càng lớn thì vật liệu có sức bền càng lớn.
Các đầu đo được sử dụng trong phương pháp đâm xuyên:
- Các đầu đo dạng mũi kim
- Các đầu đo dạng hình cầu
14

Cắt:
Nhiều thiết bị ngoại vi có một hay nhiều lưỡi dao dùng để cắt mẫu dưới những điều kiện nhất
định. Lực cực đại cần thiết và/ hoặc công suất cần thiết để cắt mẫu ghi nhận là độ chắc, độ
dai…của mẫu.
Mặc dù thuật ngữ cắt được dùng để mô tả phép đo này nhưng nó bao gồm một mô hình phức
tạp của nhiều lực tác dụng: lực nén, lực kéo cũng như lực cắt. Do đó, các kết quả không thể
diễn tả bằng các thuật ngữ ứng suất cắt mà có thể xem như sự so sánh sức bền của mẫu trong
những điều kiện biến dạng nhất định.
Các thiết bị cắt thường được sử dụng cho thực phẩm có thớ, sợi như thịt, các sản phẩm thịt
hay rau quả ( măng tây) như:
- Thiết bị cắt Warner – Brazler
- Volodkevich Bite Jaws – thiết bị này là mô hình hóa răng người khi cắn mẫu thực phẩm,
bao gồm quá trình cắt và nén.
- Thiết bị cắt Kramer
Nén – đẩy:
Phép đo nén đẩy gồm có lực tác dụng lên thực phẩm đến khi nó chảy qua lối thoát là một hay
nhiều rãnh hoặc lỗ trong thiết bị đo. Thực phẩm bị nén đến khi cấu trúc bị phá vỡ và đẩy ra
ngoài qua những lối thoát đó. Mô hình các lực trong phép đo này rất phức tạp. Thông thường
giá trị lực cực đại cần thiết để thực hiện việc nén đẩy được đo và sử dụng như một chỉ số tính
chất cấu trúc.
Phép đo này áp dụng cho các loại thực phẩm chất lỏng nhớt, gel bơ, bơ thực vật, các loại rau

quả. Thiết bị Ottawa thường được sử dụng trong phép đo này.
Kéo căng:
Sức căng được xác định như là một lực trực giao với bề mặt mà nó tác dụng, và hướng ra
ngoài vật thể.
Sức căng cơ bản của vật liệu được xác định là tải trọng cực đại có thể đạt được tác động lên
mẫu đo, được phân chia bởi diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu.
Một phép đo sức căng thông thường, mẫu đứt gãy gần như ngay lập tức trong một mặt phẳng
vuông góc với mặt phẳng chứa lực tác dụng. Lực cực đại là sức căng của vật liệu.
Các phép đo kéo căng không ứng dụng nhiều cho thực phẩm bởi vì quá trình này đòi hỏi có
lực nén thực phẩm giữa các răng hàm, mà không cần sức căng. Các phép đo này được sử
dụng để đo độ bám dính của thực phẩm với một bề mặt nào đó, chẳng hạn như tính đàn hồi
của mì ống, độ giãn dài của bột nhào. Đầu đo nén trên thực phẩm, khi đó giá trị lực cần thiết
cần để kéo mẫu ra khỏi sẽ được đo
Các thiết bị ngoại vi được sử dụng trong phép đo này bao gồm:
- Thiết bị đo độ kéo giãn bột nhào và gluten SMS/Kieffer
15

- Thiết bị đo mỳ ống/ mỳ sợi
- Hàm kẹp để đo giãn
Bẻ gãy và uốn cong:
Khả năng gãy vỡ còn gọi là độ giòn, đó là lực làm mẫu vỡ vụn. Thực phẩm có tính giòn là có
độ cứng lớn và độ dính thấp. Độ giòn của thực phẩm được đo bởi lực có phương ngang mà
với lực ấy mẫu di chuyển khỏi điểm có lực tác dụng theo phương thẳng đứng.
Uốn cong là sự kết hợp của lực nén, lực kéo và lực cắt. Các phép đo uốn cong thường sử
dụng trong đo vật liệu vì chúng dễ thực hiện và không cần đặt mẫu trên dụng cụ. Sự gãy vỡ
bắt đầu chủ yếu ở phía ngoài của phần mẫu bị căng ra.
Vật liệu dễ vỡ có một đường cong lực - biến dạng đặc trưng, từ đó có thể định độ dốc của
đoạn từ điểm bắt đầu đi đến đỉnh đường cong, sau đỉnh này ( sau khi vỡ) lực giảm nhanh.
Các phép đo thường áp dụng cho thực phẩm có dạng thanh hay mảnh.
Các thiết bị ngoại vi thường dùng trong phép đo này gồm:

- Thiết bị đo độ giòn
- Thiết bị uốn cong ba điểm

II. Thực hành đo cấu trúc:
a. Mục đích:
Tìm hiểu về máy đo cấu trúc, các nguyên lý đo và các loại đầu đo. Vận hành được máy đo
cấu trúc, xử lý số liệu, rút ra kết luận sau khi thực hành.
b. Yêu cầu:
Xác định được loại đầu đo thích hợp. Trong bài này ta dùng đầu dò nén.
Xác định được các đại lượng theo yêu cầu
c. Vật liệu thí nghiệm:
Củ cải trắng, của cải đỏ
d. Tiến hành thí nghiệm:
Chuẩn bị mẫu: Mẫu được cắt khoanh có đường kính d = 3 cm, dày 3 cm. Mỗi loại cắt 9 mẫu.
Tiến hành ở 3 điều kiện thí nghiệm: chần qua nước nóng, để nhiệt độ thường, đông lạnh.
III. Kết quả đồ thị đo cấu trúc:
a. Đồ thị cho mẫu củ cải trắng và carot ở điều kiện thường:
- Carot:
16


Mẫu 1 mẫu 2



Mẫu 3







- Củ cải trắng:

mẫu 1:











17

Mẫu 2:













Mẫu 3:













b. Đồ thị cho mẫu carot và củ cải trắng ở điều kiện chần:
- Carot:


Mẫu 1:












18

Mẫu 2:














Mẫu 3:













- Củ cải trắng:



Mẫu 1:










19


Mẫu 2:















Mẫu 3:











c. Đồ thị cho mẫu carot và củ cải trắng điều kiện lạnh:
- Carot:


Mẫu 1:











20


Mẫu 2:















Mẫu 3:













- Củ cải trắng:

Mẫu 1:










21


Mẫu 2:














Mẫu 3:















Bảng tính toán độ giòn theo công thức:
- Độ giòn: là ( lực, khoảng cách) làm cho vật liệu vỡ khi biến dạng nhỏ. Nó dùng đánh giá
trong đóng gói, vận chuyển. Khoảng cách mà sản phẩm vỡ thường dùng đánh giá độ
giòn. Công thức:
Độ giòn = 1/ Fd

Với: F: (lực) kết quả đo được ( kg)
d: khoảng biến dạng 10mm = 0.01m
Bảng tính toán độ chống chịu theo công thức:
22


- Độ chống chịu: là khả năng chống lại lực xuyên của đầu dò vào thực phẩm lúc ban đầu.
Độ dốc ban đầu của đường cong là đại diện cho độ chống chịu. Công thức:

Độ chống chịu = F
2
/d

Với: F: (lực) kết quả đo được ( kg)
d: khoảng biến dạng 10mm = 0.01m


Bảng so sánh anova về sự khác biết độ giòn và độ chống chịu của carot với cải trắng:
Anova: Single Factor








Mẫu thường


SUMMARY






Groups
Count
Sum
Average
Variance


Column 1
3
64
21,33333333
30,33333


Column 2
3
39
13
0,25

















ANOVA






Source of
Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
Between
Groups
104,1666667
1
104,1666667
6,811989
0,059421
7,708647422
Within
Groups

61,16666667
4
15,29166667










Total
165,3333333
5















Ftính<Fbảng: không có sự khác biệt nhiều giữa các mẫu trong
điều kiện thường




Mẫu lạnh





Anova: Single Factor












SUMMARY






Groups
Count
Sum
Average
Variance


Column 1
3
50,5
16,83333333
41,58333


Column 2
3
39,5
13,16666667
2,583333

















23



Mẫu chần





Anova: Single Factor












SUMMARY






Groups
Count
Sum
Average
Variance


Column 1
3
27,3
9,1
11,53


Column 2
3
25,5
8,5
3,04

















ANOVA






Source of
Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
Between
Groups
0,54
1
0,54

0,074125
0,798899
7,708647422
Within
Groups
29,14
4
7,285










Total
29,68
5














Ftính < Fbảng: không có khác biệt trong cùng
điều kiện





Bảng anova so sánh carot chần và lạnh:
Mẫu
carot chần
carot
lạnh
1
13
24
2
7,5
11,5
3
6,8
15

ANOVA







Source of
Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
Between
Groups
20,16666667
1
20,16666667
0,913208
0,39338
7,708647422
Within
Groups
88,33333333
4
22,08333333











Total
108,5
5













Ftính<Fbảng: không khác biệt nhiều
giữa các mẫu trong điều kiện lạnh



24





Anova: Single Factor












SUMMARY





Groups
Count
Sum
Average
Variance


Column
1
3
27,3

9,1
11,53


Column
2
3
50,5
16,83333333
41,58333
















ANOVA







Source of
Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
Between
Groups
89,70666667
1
89,70666667
3,377934
0,139936
7,708647422
Within
Groups
106,2266667
4
26,55666667











Total
195,9333333
5





Ftính < Fbảng : không có sự khác biệt nhiều giữa carot trong điều kiện chần và lạnh
So sánh giữa cải trắng chần và lạnh:
mẫu
cải trắng
chần
cải trắng
lạnh
1
10,5
12
2
7,3
15
3
7,7
12,5

Anova: Single Factor













SUMMARY





Groups
Count
Sum
Average
Variance


Column
1
3
25,5
8,5

3,04


Column
2
3
39,5
13,16666667
2,583333
















ANOVA







Source of
Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
Between
32,66666667
1
32,66666667
11,61826
0,027063
7,708647422
25

Groups
Within
Groups
11,24666667
4
2,811666667











Total
43,91333333
5




Thấy Ftính > Fbảng : có sự khác biệt nhiều giữa cải trắng chần và lạnh

Câu 4: so sánh cải trắng trong 3 điều kiện thường, chần, lạnh:
mẫu
cải trắng
thường
cải trắng
lạnh
cải trắng
chần
1
13
12
10,5
2
12,5
15
7,3

3
13,5
12,5
7,7

Bảng so sánh anova:
So sánh cải trắng trong các điều kiện:








Anova: Single Factor












SUMMARY






Groups
Count
Sum
Average
Variance


Column 1
3
39
13
0,25


Column 2
3
39,5
13,16666667
2,583333


Column 3
3
25,5
8,5
3,04

















ANOVA






Source of
Variation
SS
df
MS
F
P-value

F crit
Between
Groups
42,05555556
2
21,02777778
10,74064
0,010407
5,14325285
Within Groups
11,74666667
6
1,957777778










Total
53,80222222
8














Ftính > Fbảng: có sự khác biệt




Ta tính: ( tính trắc nghiệm t) :
t
α,df
= t
0.05,8
= 2,306004135
LSD = t
α,df
.
√
𝑠
2
/n = 2,306004135*
√
11,74666667
2

/3 = 15,63918
26

T (1,2) = |13 - 13,16666667| = 0,166666667 < LSD => không có sự khác nhau giữa mẫu 1 và 2 ( hay
mẫu thường và mẫu lạnh).
T (1,3) = | 13 - 8,5 | = 4,5 < LSD => không có sự khác nhau giữa mẫu 1 và 3 ( mẫu thường và chần).
T (2,3) = |13,16666667 - 8,5 | = 4,666666667 < LSD => không có sự khác nhau giữa mẫu 2 và 3 ( mẫu
lạnh và chần).
Kết luận:
Các mẫu từng cặp với nhau chênh lệch quá nhỏ dẫn tới trắc nghiệm t cho kết quả không khác
nhau. Nhưng trong 3 điều kiện thí nghiệm, cải trắng vẫn có sự khác nhau như trên bảng anova đã
kết luận.

Câu 5: so sánh sự khác nhau về độ giòn và độ chống chịu của carot trong 3 điều kiện:

Bảng số liệu đo từ đồ thị:


carot thường
carot lạnh
carot chần
1
25
24
13
2
15
11,5
7,5
3

24
15
6,8

Bảng anova so sánh:
Anova: Single Factor












SUMMARY






Groups
Count
Sum
Average
Variance



Column 1
3
64
21,33333
30,33333333


Column 2
3
50,5
16,83333
41,58333333


Column 3
3
27,3
9,1
11,53

















ANOVA






Source of
Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
Between Groups
229,7088889
2
114,8544
4,129144364
0,074516344
5,143253
Within Groups

166,8933333
6
27,81556










Total
396,6022222
8





Ftính < Fbảng : không có sự khác nhau giữa carot trong 3 điều kiện


27