BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CHIP KHOAI TÂY
BẰNG MÁY ĐO CẤU TRÚC KẾT HỢP CHỈ TIÊU TỔN
THẤT ASCORBIC ACID

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ THANH TRÀ
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2007 – 2011

Tháng 8/2011


ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CHIP KHOAI TÂY
BẰNG MÁY ĐO CẤU TRÚC KẾT HỢP CHỈ TIÊU TỔN THẤT
ASCORBIC ACID

Tác giả

NGUYỄN THỊ THANH TRÀ

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
PGS.TS Trương Vĩnh

Tháng 8/2011

i


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm tạ thầy trưởng bộ môn Công Nghệ Hóa Học Trường đại
học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, PGS.TS Trương Vĩnh đã tận tình hướng dẫn
và truyền đạt những kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt thời
gian học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tôi cũng thành thật biết ơn Ban giám hiệu nhà trường, các giảng viên bộ môn
Công Nghệ Hóa Học cùng toàn thể thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ
Chí Minh đã tạo điều kiện giúp cho tôi trang bị đầy đủ kiến thức trong những năm vừa
qua, nhờ đó tôi có thể vận dụng để thực hiện tốt đề tài.
Con kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ đã chăm sóc, động viên, ủng hộ và
tạo điều kiện tốt nhất cho con trong suốt thời gian học tập tại trường cũng như quá
trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn đến các bạn sinh viên lớp DH07HH, những
người đã nhiệt tình giúp đỡ và luôn động viên, góp ý cho tôi trong quá trình học tập và
thực hiện đề tài.

Nông Lâm, Tháng 8/2011.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thanh Trà

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Đánh giá chất lượng chip khoai tây bằng máy đo cấu trúc kết hợp chỉ tiêu
tổn thất ascorbic acid” được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Hóa

Học (Phòng I4 khu Hoàng Anh), thời gian từ ngày 01 tháng 03 năm 2011 đến ngày 31
tháng 7 năm 2011.
Chất lượng chip khoai tây được đánh giá bằng máy đo cấu trúc kết hợp chỉ tiêu
tổn thất ascorbic acid, từ đó tìm ra quy trình chế biến chip khoai tây xử lý nhiệt nở
phồng tối ưu và loại đầu đo, nguyên tắc đo phù hợp để dự đoán các tính chất cảm quan
về cấu trúc.
Thí nghiệm 1: Tìm vùng nhiệt độ và thời gian để chế biến các mẫu chip khoai tây
có bề dày khác nhau sao cho ẩm độ sau cùng của sản phẩm thấp hơn 4 % và chênh
lệch ẩm độ của các sản phẩm trong khoảng 1 – 1,5 %.
Thí nghiệm 2: Khảo sát mối tương quan giữa kết quả đánh giá cảm quan và các
phép đo bằng máy phân tích cấu trúc TA.XTplus trên sản phẩm chip khoai tây nở
phồng.
Thí nghiệm 3: Khảo sát hàm lượng ascorbic acid tổn thất trong từng mẫu chip
khoai tây nở phồng tầng sôi ở nhiệt độ cao thời gian ngắn.
Quá trình nghiên cứu thu được kết quả sau:
Khoai tây xắt lát ở kích thước sau: dài 8 mm, rộng 5 mm, bề dày 3 mm cho sản
phẩm sau khi xử lý nhiệt có độ nở phồng đẹp và đều nhất.
Các tính chất cơ học xác định từ các phép đo theo nguyên tắc đâm xuyên tương
quan có ý nghĩa với các tính chất cảm quan cấu trúc chip khoai tây, trong đó lực cực
đại tương quan với tính chất độ cứng, độ dòn tương quan với tỉ lệ

1
Fmax  D

Các

tương quan này đều theo mô hình tuyến tính đơn.
Sử dụng đầu đo dạng hình cầu 5 mm đo lực cực đại để đánh giá độ cứng là tốt
nhất.
Sử dụng đầu đo dạng dẹp để đánh giá độ dòn là tối ưu nhất.

Chip khoai tây dày 3 mm được xử lý ở 180 0C trong 11 phút thì cho sản phẩm có
hàm lượng ascorbic acid tổn thất ít nhất.

iii


ABSTRACT
The thesis entitle “Evaluation the quality potato chips by texture analysis
equipment in association with ascorbic acid loss” was carried out at Chemical Lab of
Chemical Engineering (Room I4, Hoang Anh Area) from March, 01st 2011 to July
31th, 2011.
The quality were evaluation potato chips by texture analysis equipment and
ascorbic acid loss in association. The results were used to find the best process of
making puffed potato chips an appropriate method probe texture determination in
terms of hardness and brittleness,
Three experiments have been carried out:
Experiment 1: To find the sauses of temperature and time to make potato chips
have different thickness in order to get the moisture of products below 4% and
moisture variation in the range of 1 % to 1,5 %.
Experiment 2: Study the correlation between guman sensory evaluation and
texture analysis using TA.XTplus on puffed potato chips.
Experiment 3: Study the ascorbic acid loss of potato chips puffing under
fluidization.
The results showed that the sample size potato chips which is rectangular shape
of 8 mm length, 5 mm width and 3 mm thickness was the best compatible to puff up.
The mechanical parameters defined by instrumental measurements using
penetration rig were corelated significantly statistically with sensory texture
evaluation. The maximum force (Fmax) was corelated with the hardness. Ratio of
formula


1
Fmax  D

was corelated with the brittleness.

The best prediction of the hardness was the maximum force (g) defined by the
test using 5 mm diameter sphercal probe and using break – bend probe to test the
brittleness.
The ascorbic acid loss of the samples was the least at processing temparature of
80 oC and process time of 11 minutes.

iv


MỤC LỤC
TRANG TỰA .............................................................................................................. i
LỜI CẢM TẠ.............................................................................................................ii
TÓM TẮT ................................................................................................................ iii
ABSTRACT .............................................................................................................. iv
MỤC LỤC .................................................................................................................. v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH........................................................................................ ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG ....................................................................................... xi
Chƣơng 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
1.1.

Đặt vấn đề .................................................................................................... 1

1.2.


Mục đích của đề tài...................................................................................... 2

1.3.

Yêu cầu của đề tài ........................................................................................ 2

Chƣơng 2 TỔNG QUAN ........................................................................................... 3
2.1.

Tổng quan về cấu trúc ................................................................................. 3

2.1.1.

Định nghĩa.............................................................................................. 3

2.1.2.

Các tính chất của thực phẩm ................................................................... 5

2.1.3.

Mô tả cấu trúc ........................................................................................ 6

2.1.4.

Tương quan giữa các phép đo vật lý và phép thử cảm quan cấu trúc ....... 9

2.2.


Máy đo cấu trúc TA.XT ............................................................................ 10

2.2.1.

Giới thiệu ............................................................................................. 10

2.2.2.

Các nguyên lý đo cấu trúc .................................................................... 11

2.2.3.

Các thông số cơ bản trong phép phân tích cấu trúc bằng thiết bị

TA.XTplus ......................................................................................................... 17
2.3.

Tổng quan về chip khoai tây xử lý nhiệt nở phồng .................................. 18

2.3.1.

Khoai tây .............................................................................................. 18

2.3.2.

Giới thiệu thiết bị sấy tầng sôi .............................................................. 21

2.4.

Các nghiên cứu và kết quả đã có .............................................................. 22

v


Chƣơng 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 25
3.1.

Địa điểm và thời gian thí nghiệm .............................................................. 25

3.2.

Nguyên vật liệu và thiết bị thí nghiệm ...................................................... 25

3.2.1.

Nguyên vật liệu .................................................................................... 25

3.2.2.

Hóa chất ............................................................................................... 25

3.2.3.

Thiết bị thí nghiệm ............................................................................... 25

3.3.

Phƣơng pháp thí nghiệm ........................................................................... 26

3.3.1.


Thí nghiệm 1: Khảo sát sơ bộ các điều kiện thích hợp để chế biến chip

khoai tây với các bề dày khác nhau ..................................................................... 26
3.3.2.

Thí nghiệm 2: Khảo sát mối tương quan giữa kết quả đánh giá cảm quan

và phép đo cấu trúc các sản phẩm chip khoai tây sau chế biến ............................ 28
3.3.3.

Thí nghiệm đánh giá cảm quan mức độ ưa thích 5 mẫu chip khoai tây

sau khi xử lý nhiệt nở phồng ............................................................................... 32
3.3.4.

Thí nghiệm khảo sát mức độ tổn thất acid ascorbic trong sản phẩm chip

khoai tây xử lý nhiệt nở phồng tầng sôi .............................................................. 33
3.4.

Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu đo cấu trúc ...................................... 36

3.5.

Phƣơng pháp xử lý số liệu ......................................................................... 36

Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 37
4.1.

Kết quả thí nghiệm khảo sát sơ bộ điều kiện thích hợp chế biến chip


khoai tây xử lý nhiệt nở phồng bằng lò nƣớng với các bề dày khác nhau ......... 37
4.2.

Kết quả thí nghiệm mối tƣơng quan giữa kết quả đánh giá cảm quan và

các phép đo cấu trúc sản phẩm chip khoai tây xử lý nhiệt nở phồng ................ 38
4.2.1.

Kết quả thí nghiệm đánh giá cảm quan độ cứng của 5 mẫu chip khoai tây 38

4.2.2.

Kết quả thí nghiệm đánh giá cảm quan độ dòn của 5 mẫu chip khoai tây . 38

4.2.3.

Kết quả thí nghiệm phân tích cấu trúc 5 mẫu chip khoai tây bằng máy phân

tích cấu trúc TA.XTplus ......................................................................................... 39
4.3.

Kết quả thí nghiệm đánh giá cảm quan mức độ ƣa thích 5 mẫu chip

khoai tây sau khi xử lý nhiệt nở phồng ............................................................... 47
4.4.

Kết quả khảo sát tổn thất ascorbic acid trong sản phẩm sau xử lý nhiệt

nở phồng tầng sôi ................................................................................................. 48

Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................... 51
vi


5.1. Kết luận.......................................................................................................... 51
5.2. Đề nghị ........................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 53
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 55

vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BM

Bộ môn

CNHH

Công Nghệ Hóa Học

LSD

Least Significant Diference.

RCBD

Randomized Complete Block Design.

RTE


Ready – to – eat.

TA

Texture Analysis.

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam.

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Thiết bị máy đo cấu trúc TA.XT plus của Stable Micro Systems ............ 21
Hình 2.2: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo nén............... 22
Hình 2.3: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo đâm xuyên ... 23
Hình 2.4: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo cắt ................ 24
Hình 2.5: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo nén đẩy ........ 25
Hình 2.6: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo kéo căng ...... 26
Hình 2.7: Thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo bẻ gãy uốn cong ..................... 27
Hình 2.8: Đồ thị biểu diễn lực-khoảng cách của lực nén phân tích sản phẩm
protein đậu nành. .................................................................................................... 28
Hình 2.9: Thiết bị sấy tầng sôi ................................................................................ 32
Hình 2.10: Hiện tượng tầng sôi .............................................................................. 33
Hình 3.1: Quy trình chế biến chip khoai tây xử lý nhiệt nở phồng .......................... 37
Hình 3.2: Củ khoai tây tươi .................................................................................... 38
Hình 3.3: Ngâm khoai tây. ..................................................................................... 38
Hình 3.4: Khoai tây để ráo, thấm khô bề mặt.......................................................... 38

Hình 3.5: Các loại đầu đo sử dụng trong thí nghiệm ............................................... 39
Hình 4.1: Khoai tây sau khi xử lý nhiệt nở phồng bằng lò nướng ........................... 47
Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bề dày mẫu lên quá trình đánh giá
cảm quan độ cứng ................................................................................................... 48
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bề dày mẫu lên quá trình đánh giá
cảm quan độ dòn ..................................................................................................... 49
Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn kết quả phép đo sử dụng đầu đo dạng hình cầu 5 mm. .. 50
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn kết quả phép đo sử dụng đầu đo dạng bẻ gãy uốn
cong ........................................................................................................................ 50
Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn kết quả phép đo sử dụng đầu đo dạng hình cầu 6 mm ... 51
Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn kết quả phép đo sử dụng đầu đo dạng xylanh 5 mm ....... 51

Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bề dày mẫu lên giá trị Fmax .................... 52

ix


1

Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bề dày mẫu lên giá trị

Fmax  D

........... 52

Hình 4.10: Số liệu và dự đoán của điểm cảm quan theo lực cực đại của phép đo
sử dụng đầu đo dạng hình cầu 5 mm ....................................................................... 53
Hình 4.11: Số liệu và dự đoán của điểm cảm quan theo lực cực đại của phép đo
sử dụng đầu đo dạng xylanh đường kính 5 mm ....................................................... 53
Hình 4.12: Số liệu và dự đoán của điểm cảm quan theo lực cực đại của phép đo

sử dụng đầu đo dạng hình cầu đường kính 6 mm .................................................... 54
Hình 4.13: Số liệu và dự đoán của điểm cảm quan theo tỉ lệ

1
Fmax  D

của phép

đo sử dụng đầu đo dạng hình cầu 5mm ................................................................... 55
Hình 4.14: Số liệu và dự đoán của điểm cảm quan theo tỉ lệ

1
Fmax  D

của phép

đo sử dụng đầu đo dạng dẹp nguyên tắc bẻ gãy. ...................................................... 55
Hình 4.15: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của bề dày mẫu lên quá trình đánh giá
cảm quan độ dòn. .................................................................................................... 57
Hình 4.16: Chip khoai tây xử lý nhiệt nở phồng tầng sôi ........................................ 57
Hình 4.17: Dung dịch mẫu thay đổi màu sắc tại điểm phát hiện. ............................ 58
Hình 4.18: Đồ thị biễu diễn mức độ tổn thất acid ascorbic của chip khoai tây xử
lý ở các mức nhiệt nở phồng khác nhau. ................................................................. 59

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Phân loại các đặc tính cấu trúc ................................................................ 18
Bảng 2.2: Các phương pháp đánh giá cấu trúc thực phẩm. ...................................... 18

Bảng 2.3: Hàm lượng Vitamin trong 100 g khoai tây tươi ...................................... 30
Bảng 2.4: Thành phần của khoai tây ở các dạng khác nhau .................................... 31
Bảng 3.1: Điều kiện đo được cài đặt cho máy ......................................................... 41
Bảng 3.2. Bảng bố trí thí nghiệm xác định tổn thất acid ascorbic ở các nhiệt độ
và thời gian khác nhau ............................................................................................ 43
Bảng 4.1: Thời gian và nhiệt độ tối ưu ứng với mỗi bề dày .................................... 47
Bảng 4.2: Kết quả phân tích tương quan giữa đánh giá cảm quan và các phép
đo độ cứng. ............................................................................................................. 53
Bảng 4.3: Kết quả phân tích tương quan giữa đánh giá cảm quan và các phép
đo độ dòn. ............................................................................................................... 55
Bảng 4.4: Kết quả phân tích mức độ tổn thất acid ascorbic (%) trong chip
khoai tây sau khi xử lý nhiệt nở phồng tầng sôi....................................................... 59

xi


Chƣơng 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề
Trong thời đại tiên tiến, với công nghệ hiện đại, mọi thứ đều phát triển vượt bậc

góp phần vào việc giải phóng sức lao động và nâng cao đời sống vật chất tinh thần của
con người. Nền sản xuất đại công nghiệp ra đời sau cuộc cách mạng công nghiệp góp
phần đem lại nhiều tiện ích cho nhân loại. Tuy nhiên việc đảm bảo tính đồng nhất của
các sản phẩm công nghiệp là một việc vô cùng khó khăn đòi hỏi một dây chuyền chặt
chẽ và được kiểm tra liên tục tại mỗi khâu sản xuất.
Sản xuất thực phẩm cũng không nằm ngoài những vấn đề trên. Điều đặc biệt cần
lưu ý ở đây là tính ổn định của sản phẩm thực phẩm cần phải được kiểm tra khách

quan, nói cách khác cần thay thế các phương pháp cảm quan sản phẩm thực phẩm
bằng con người bởi các thiết bị máy móc để tránh sự chủ quan trong quá trình kiểm
tra. Đã có nhiều thiết bị máy móc thay thế cảm quan của người, ví dụ như người ta có
thể kiểm tra độ ngọt của các thực phẩm có đường bằng Brix kế, hay kiểm tra màu sản
phẩm bằng máy đo màu. Việc đo đạc bằng máy sẽ giúp ta phân loại, nhận định tình
trạng sản phẩm một cách chính xác hơn thông qua các số liệu cụ thể.
Hiện nay ở nước ta, các thực phẩm chiên, sấy rất phát triển. Do đó việc kiểm tra
độ dòn cũng như độ cứng của các thực phẩm này sao cho khách quan cũng là một vấn
đề khá quan trọng. Do đó, mục đích chính của các nghiên cứu về cấu trúc hiện nay là
tìm ra các phép đo cơ học có khả năng thay thế sự đánh giá cảm quan và sự dự đoán
các đặc tính cấu trúc của sản phẩm. Các phép đo này cung cấp số liệu chính xác có thể
định lượng và lặp lại về các tính chất vật lý của thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm…
Vì vậy, được sự phân công của BM CNHH, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS
Trương Vĩnh, tôi thực hiện đề tài “ Đánh giá chất lượng chip khoai tây bằng kết hợp
máy đo cấu trúc và tổn thất ascorbic acid ”.

1


1.2.

Mục đích của đề tài
 Khảo sát đặc tính cấu trúc của thực phẩm chip khoai tây sử dụng nhiệt nở

phồng lò nướng bằng máy đo cấu trúc.
 Đánh giá mối tương quan giữa các kết quả đo đạc của phương pháp thiết bị và
phương pháp cảm quan thị hiếu của người tiêu dùng.
 Khảo sát hàm lượng acid ascorbic trong chip khoai tây bị tổn thất sau khi xử
lý nhiệt nở phồng tầng sôi.
1.3.


Yêu cầu của đề tài
 Chọn được loại đầu đo và quy trình đo thích hợp với các mẫu thí nghiệm.
 Xây dựng mô hình lý tưởng của thực phẩm chip khoai tây xử lý nhiệt nở

phồng tầng sôi với hàm lượng acid ascorbic tổn thất ít nhất, đáp ứng yêu cầu của người
tiêu dùng.

2


Chƣơng 2
TỔNG QUAN
Tổng quan về cấu trúc

2.1.

2.1.1. Định nghĩa:
Nhiều nhà nghiên cứu thực phẩm và các tổ chức trên thế giới đã đưa ra các định
nghĩa khác nhau về cấu trúc. Dựa trên các kết quả của các nghiên cứu, theo Bourne
(2002), cấu trúc của thực phẩm bao gồm những tính chất sau:


Đó là tập hợp các tính chất vật lý có được từ thành phần cấu tạo của thực



Nó thuộc các tính chất vật lý, cơ học và lưu biến mà không bao gồm các

phẩm.

tính chất quang học, điện, từ, nhiệt độ.


Đó không chỉ là một tính chất mà là một tập hợp các tính chất.



Cấu trúc được cảm nhận chủ yếu bằng xúc giác, thường là bằng miệng.

Các bộ phận khác của cơ thể cũng có thể cảm nhận được.


Cấu trúc không liên quan đến sự cảm nhận mùi và vị.



Các phép đo khách quan được biểu diễn bởi các hàm của khối lượng,

khoảng cách và thời gian, chẳng hạn như: lực có thứ nguyên MLT -2, công có thứ
nguyên là ML2T-2 và dòng chảy có thứ nguyên là L3T-1
Từ đó, Bourne (2002) đã đưa ra định nghĩa tổng quát: “Cấu trúc của thực phẩm là
tập hợp các tính chất vật lý do các thành phần cấu tạo của thực phẩm tạo ra, được cảm
nhận chủ yếu bằng xúc giác, có liên quan bằng các hàm số khối lượng, thời gian và
khoảng cách”.
Cấu trúc là thuộc tính ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm, tác
động đến thói quen ăn uống, ảnh hưởng đến thời gian bảo quản thực phẩm cũng như
sự chấp nhận của người tiêu dùng (Charm, 1962; Matz, 1962).
Theo Alina.S, cấu trúc là biểu hiện thuộc cảm quan và chức năng của các đặc tính
về cấu tạo, cơ học và bề mặt của thực phẩm mà có thể cảm nhận bằng các giác quan
như thị giác, thính giác, xúc giác… Định nghĩa này có thể hiểu như sau:

3




Cấu trúc là một tính chất cảm quan, chỉ có con người có thể cảm nhận và

mô tả chúng. Các thiết bị đo cấu trúc chỉ có thể nhận biết và định lượng các thông số
vật lý nào đó, khi đó các kết quả phải được giải thích bằng các thuật ngữ đánh giá cảm
quan.


Cấu trúc bao gồm nhiều đặc tính khác nhau (cứng, mềm, dẻo, dai…)



Đặc tính cấu trúc bắt nguồn từ cấu tạo của thực phẩm (phân tử, vi mô

hay vĩ mô).
(Nguồn:Szczesniak A. S., 2002, trang 215 – 225)
Trong nhiều năm người ta xem cấu trúc là một đánh giá tổng quan của chất lượng
thực phẩm. Theo báo cáo của Muller (1969) về việc ứng dụng phương pháp phân tích
cấu trúc trong công nghiệp chế biến thực phẩm thì:


55 % sản phẩm có dùng phương pháp phân tích cấu trúc nhưng 7% trong

số đó là không hữu dụng.



45 % còn lại không dùng, hoặc đã dùng nhưng từ bỏ, hoặc đang muốn

dùng nếu có thể xác định chắc chắn phương pháp này có kết quả tối ưu trong việc
kiểm tra chất lượng sản phẩm.
Tuy nhiên nếu có một kiến thức đầy đủ về phương pháp phân tích cấu trúc thì
việc ứng dụng các thiết bị để đo cấu trúc sẽ trở nên phổ biến hơn vì lợi ích nó mang lại
giúp các nhà sản xuất có thể cảm quan thực phẩm một cách khách quan hơn. Trong ba
thập niên trở lại đây đã có nhiều nghiên cứu về cấu trúc và tầm quan trọng của việc
phân tích cấu trúc. Các phương pháp phân tích đã được ghi nhận, và các cách xây
dựng công thức ngày càng phát triển để việc đánh giá chất lượng sản phẩm bằng
phương pháp đo đạc cấu trúc trở nên chính xác hơn.
Tóm lại tính chất cấu trúc (texture) của thực phẩm là một tổ hợp tính chất vật lý
xuất phát từ các yếu tố cấu thành nên vật liệu, được cảm quan chủ yếu bằng xúc giác.
Được đo lường bằng cách: phá hủy, phân rã, và cho vật liệu chảy (chuyển động) với
tác dụng của lực nhằm phân tích và ghi nhận một cách khách quan các tính chất ấy
theo một hàm của khối lượng, thời gian và khoảng cách.
Có thể dùng phép đo cấu trúc để phân loại vật liệu nhằm kiểm tra hàng hóa, thực
phẩm như: ngũ cốc, thịt, cá, gia cầm, rau, trái cây, thực phẩm chế biến từ sữa, các loại
thực phẩm béo, bánh kẹo, đồ uống các loại, thực phẩm chế biến sẵn…Matz (1962)
4


phân loại thực phẩm dựa trên các đặc tính cấu trúc của chúng. Ông phân thực phẩm
thành các loại: lỏng, gel, có thớ (gân), kết tụ, trương phồng, nhờn, bở, cứng giả (tính
chất như thủy tinh).
Việc phân loại thực phẩm dựa trên sự khác biệt về tính chất cấu trúc của vật liệu
rất hữu ích, tuy nhiên ta có thể phân loại thực phẩm dựa trên phương pháp đo đạc vật
liệu ấy. Trong thực tế, một loại thực phẩm có thể đo dưới nhiều cách khác nhau. Khi
thực phẩm được đưa vào miệng cấu trúc của chúng sẽ hoàn toàn bị phá hủy do ta nhai.
Thực phẩm sẽ được đưa về dạng ổn định để có thể nuốt (ready to be swallowed). Hành

động nhai không phụ thuộc loại vật chất được đưa vào miệng, do đó sẽ khoa học hơn
nếu ta tập trung vào việc phân loại dựa trên phương pháp đo mẫu hơn là phân loại theo
đặc tính tự nhiên của vật liệu.
2.1.2. Các tính chất của thực phẩm:
Thực phẩm nhìn chung có bốn yếu tố chất lượng cơ bản:
Vẻ bên ngoài (appearance): màu sắc , hình dạng, cỡ, độ bóng láng, có thể cảm
quan bằng thị giác.
Hương vị (flavor): vị (cảm nhận bằng lưỡi), mùi (cảm nhận bằng mũi). Đó là sự
đáp ứng kích thích hóa học của miệng và mũi trước các chất khác nhau.
Cấu trúc (texture): đây là đáp ứng xúc giác cho những kích thích vật lý. Cơ bản
người ta có thể cảm nhận nó qua xúc giác, tuy nhiên nó cũng có thể được cảm nhận
theo những cách khác ví dụ đó có thể là tiếng rốp dòn tan, hay cảm giác khoan khoái
khi dùng các sản phẩm lỏng.
Dinh dưỡng (nutrition): lượng đạm (carbonhydrates, chất béo, protein) và các
khoáng đạm (khoáng, các vitamin, xơ).
Dưới góc độ kỹ thuật cơ lý người ta có thể dựng nên các dạng đồ họa thuật toán,
để đo đạc vật liệu. Tuy nhiên, trong thực tế, vật liệu không có cấu trúc đồng nhất. Ví
dụ như bề mặt của một thanh gỗ không đồng nhất tại mọi điểm mà độ cứng của nó
thay đổi trên suốt bề mặt của nó. Các dạng mẫu tương tự như thế được gọi là cấu trúc
khả kiến (visual texture). Có thể đo các mẫu này dựa trên các đặc tính vật lý bề mặt
của chúng như độ nhám (roughness), định hướng của thớ gỗ. Người ta có thể dùng xúc
giác để cảm quan sự khác biệt cấu trúc này hoặc cũng có thể dựa trên sự phản xạ bề
mặt của vật liệu, ví dụ như màu sắc trên bề mặt vật liệu.
5


2.1.3. Mô tả cấu trúc:
Vì cấu trúc bao gồm nhiều đặc tính khác nhau nên có rất nhiều từ ngữ được dùng
để mô tả chúng.
Sự phân loại các thuật ngữ cấu trúc cho các chất rắn và bán rắn là nền tảng cho

các phương pháp mô tả cấu trúc, ứng dụng trong đánh giá cảm quan và các phép đo
bằng thiết bị.
Việc mô tả cấu trúc thực phẩm thường dựa trên hai cách thức, đó là phân tích
đánh giá cảm quan và sử dụng thiết bị. Phân tích cảm quan là phương pháp đánh giá
chất lượng sản phẩm dựa trên những thông tin nhận được từ các giác quan như vị giác,
khướu giác, xúc giác, thính giác của con người. Tính chất của cấu trúc thực phẩm được
nhận biết chủ yếu bởi xúc giác, bao gồm tay, môi, lưỡi, răng, miệng… Những kết quả
nhận được trong đánh giá cảm quan thường bị ảnh hưởng bởi cách phân tích, đánh giá
riêng biệt của từng người. Những người tham gia công tác cảm quan cần được huấn
luyện, khi đó sẽ loại bỏ những chủ quan cá nhân. Do đó, trong nhiều trường hợp,
phương pháp sử dụng các thiết bị, dụng cụ đánh giá cấu trúc thực phẩm thích hợp hơn
phân tích cảm quan vì được tiến hành trong những điều kiện xác định và được kiểm
soát nghiêm ngặt. Ngoài ra, theo Bourne (2002), người ta còn sử dụng các thiết bị đo
cấu trúc vì các lý do sau:


Chi phí thấp hơn so với tiến hành đánh giá cảm quan.



Hầu hết kết quả nhận được nhanh chóng hơn.



Giá trị đo bằng thiết bị có thể lặp lại, trong khi con người có những đánh

khác nhau, ngay cả khi với cùng một người cũng có những cảm nhận thay đổi theo
thời gian.



Khi được hiệu chuẩn và điều khiển chính xác, các thiết bị đặt ở các địa

điểm khác nhau sẽ cho kết quả giống nhau. Từ đó có thể thành lập các tiêu chuẩn cho
chất lượng cấu trúc.

6


Bảng 2.1: Phân loại các đặc tính cấu trúc
Các đặc tính cơ học
Sơ cấp

Thứ cấp

Các thuật ngữ thông dụng
Mềm  Rắn chắc  Cứng

Tính cứng

dễ vỡ vụn  Cứng

Độ dòn

dòn  Dòn
Dễ nhai  Nhai
Tính dính liền

Nhai nhiều

nhiều  Khó nhai


Dính

Dòn  Nhiều bột  Nhão
dính như bột

Tính nhớt

Loãng  Nhớt

Tính đàn hồi

Dẻo  Đàn hồi
Nhớt  Hơi dính  Dính

Tính bám dính

nhớp nháp
Các tính chất hình học

Loại

Ví dụ

Hình dạng và kích thước phân tử

Có sạn, nhiều hạt, không mịn…

Định hướng và hình dạng phân tử


Có sợi, xơ, kết tinh…

Các tính chất khác
Sơ cấp

Thứ cấp

Khô  Ẩm  Ướt 

Tính ẩm

Tính béo

Các thuật ngữ thông dụng
Nhiều nước

Tính có dầu

Có dầu

Tính béo ngậy

Béo ngậy

(Nguồn: Szczesniak A. S., 1963)

7


Mặt khác, giá trị đo bằng thiết bị có thể thay đổi khi các mức thành phần gây ra

nhiều biến đổi về tính chất đồng thời cho thực phẩm. Một số những biến đổi này làm
cho việc đánh giá cảm quan trở nên khó khăn, chẳng hạn như sự thay đổi độ cứng của
bánh do hàm lượng đường. Do đó, mục tiêu của nhiều nghiên cứu về cấu trúc là tìm ra
một hay nhiều các phép đo cơ học, một công cụ để đánh giá cấu trúc thực phẩm có khả
năng thay thế phương pháp đánh giá cảm quan của con người (PelegM, 1983).
Bảng 2.2 liệt kê các phương pháp đánh giá cấu trúc thực phẩm, bao gồm phương
pháp khách quan sử dụng các thiết bị đo và phương pháp cảm quan do con người thực
hiện (Bourne, 2002).
Bảng 2.2: Các phương pháp đánh giá cấu trúc thực phẩm.
Cảm quan

Khách quan
Trực tiếp

Gián tiếp

Bằng miệng

Không bằng miệng

Cơ bản

Quang học

Cơ học

Các ngón tay

Kinh nghiệm


Hóa học

Hình học

Bàn tay

Mô phỏng

Âm thanh

Hóa học

Mắt
Các bộ phận khác

Khác

Các phép đo cơ bản xác định một hay nhiều hằng số vật lý mô tả chính xác các
tính chất của thực phẩm dưới dạng các thông số lưu biến xác định. Các phép đo kinh
nghiệm thường đo các thông số ít xác định bằng các thuật ngữ lưu biến nhưng từ kinh
nghiệm thực tế cho thấy có quan hệ với tính chất cấu trúc. Nhóm thứ ba là các phép đo
mô phỏng, nhằm mục đích mô phỏng lại các hoạt động cơ học trong đánh giá của con
người và có tương quan mật thiết với đánh giá cảm quan.
Dụng cụ đo cấu trúc lý tưởng là sự kết hợp các ưu điểm và loại bỏ các đặc điểm
không mong muốn của ba phương pháp trên. Hiện tại vẫn chưa có hệ thống hay thiết
bị đo cấu trúc lý tưởng, các phương pháp đo kinh nghiệm đang được sử dụng phổ biến.
Đối với phương pháp cảm quan, việc đánh giá trãi qua nhiều bước, từ bên ngoài
đến bên trong miệng, từ miếng cắn đầu tiên đến khi nhai, nuốt và cảm giác còn lưu lại
trong miệng và cổ họng.


8


Đối với phương pháp đo bằng thiết bị, mô tả cấu trúc là sử dụng lực để nén các
mẫu thí nghiệm ít nhất hai lần và định lượng các tính chất cơ học từ đường cong lực
biến dạng đã lưu giữ lại.
2.1.4. Tương quan giữa các phép đo vật lý và phép thử cảm quan cấu trúc:
Cấu trúc là thuộc tính cảm quan, do đó chỉ có con người mới có thể đánh giá các
tính chất cấu trúc của thực phẩm. Trong khi đó, thiết bị thực hiện phép đo các tính chất
vật lý không phải các tính chất cảm quan. Có nhiều nguyên nhân để đo các tính chất
vật lý (cơ học và lưu biến) của thực phẩm như:


Thiết kế quy trình công nghệ. Chúng ta cần nắm rõ các tính chất dòng

chảy và biến dạng của thực phẩm để thiết kế các thiết bị như: bồn chứa, băng tải, bơm,
đường ống, thiết bị trao đổi nhiệt…


Xác định cấu tạo. Một số phép đo vật lý cung cấp thông tin về dạng cấu

tạo, chiều dài chuỗi, mức độ phân nhánh của các phân tử cấu tạo trong thực phẩm.


Cấu trúc. Các phép đo dùng để dự đoán cho đánh giá cảm quan một số

tính chất cấu trúc của sản phẩm. Dựa trên các phép đo này, quy trình chế biến hay
công thức của một số sản phẩm có sẵn có thể thay đổi để sản xuất ra sản phẩm có các
thông số cấu trúc mà người tiêu dùng chấp nhận.
Mức độ tương quan giữa các phép thử cảm quan và phép đo khách quan cấu trúc

rất quan trọng. Các thiết bị, dụng cụ dù được hiệu chuẩn chính xác các đơn vị đo như
lực Newton, khoảng cách milimet, độ nhớt Pa.s… nhưng những giá trị đo không có ý
nghĩa gì nếu không có tương quan với sự đánh giá cảm quan chất lượng.
Theo Kramer (1951), khi hệ số tương quan giữa phép đo bằng thiết bị và điểm
cảm quan từ ± 0,9 đến ± 1,0 thì các phép đo ấy có thể sử dụng như công cụ dự đoán
điểm cảm quan cấu trúc với độ tin cậy cao. Khi hệ số tương quan nằm trong khoảng ±
0,8 và ± 0,9, phép đo cũng có thể dùng để dự đoán nhưng ít tin cậy hơn. Khi hệ số
tương quan nằm trong khoảng ± 0,7 và ± 0,8, phép đo ấy ít được sử dụng để dự đoán
và khi nhỏ hơn ± 0,7 thì không sử dụng để dự đoán.

9


Máy đo cấu trúc TA.XT

2.2.

2.2.1. Giới thiệu

Trục di chuyển
Cánh tay đòn
Đầu đo

Chân đế

Hình 2.1: Thiết bị máy đo cấu trúc TA.XT plus của Stable Micro Systems
Máy phân tích cấu trúc TA.XTplus là sản phẩm của Stable Micro Systems, thiết
bị có thể đo và phân tích các phép đo cơ bản, kinh nghiệm và mô phỏng trong phân
tích tính chất cấu trúc và lưu biến của các vật liệu dạng rắn, bán rắn, lỏng nhớt, dạng
bột,…

Máy phân tích cấu trúc TA.XT plus là một thiết bị đa chức năng, có khả năng kết
hợp với nhiều đầu đo và nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau tùy theo từng phép đo.
Những thiết bị ngoại vi này được thiết kế theo mỗi ứng dụng riêng, có thể gắn vào
chân đế và/hoặc cánh tay đòn nằm ngang. Các mẫu đo được đặt trên bề mặt chân đế
hoặc trên thiết bị ngoại vị bên dưới, hoặc được giữ ở giữa các thiết bị ngoại vi trên và
dưới.
Kèm theo máy là nhiều loại đầu đo khác nhau, như các đầu đo dạng mũi kim,
dạng cylinder, dạng cầu, dạng hình nón và nhiều dạng chuyên biệt khác để đâm xuyên
vào mẫu hoặc kéo giãn mẫu hoặc phá mẫu… tùy theo tính chất mẫu. Số lượng các
thiết bị ngoại vi này có thể tăng lên để đáp ứng các phương pháp đo khác nhau như
nén, đẩy, cắt, kéo giãn hoặc uốn cong mẫu. Mỗi dạng mẫu sẽ có một phương pháp đo

10


riêng với những đầu đo chuyên dụng và đồ thị ghi nhận được cũng sẽ rất đặc trưng
theo loại mẫu.
Trong một phép đo đơn giản, cánh tay đòn của máy di chuyển xuống dưới để
đâm xuyên hay nén sản phẩm và trở lại vị trí ban đầu tùy theo chương trình mà người
sử dụng đã cài đặt.
Máy đo cấu trúc hoạt động nhờ liên kết với máy vi tính sử dụng phần mềm do
nhà sản xuất cung cấp. Các thông số hoạt động của máy có thể thay đổi tùy vào loại
sản phẩm cần đo và được cài đặt cho máy thông qua máy vi tính. Thông qua máy tính
người làm thí nghiệm có thể thiết kế macro để ghi nhận số liệu và lập các project khác
nhau để so sánh tính ưu việt của các cách đo khác nhau.
Máy đo cấu trúc được thiết kế phù hợp với điều kiện thí nghiệm:
 Nhiệt độ: 0oC – 40 oC.
 Ẩm độ: 0 % đến 90 % RH.
(Nguồn: Trương Vĩnh, 2007)
2.2.2. Các nguyên lý đo cấu trúc

Các loại đầu đo và thiết bị ngoại vi sử dụng trong máy phân tích cấu trúc
TA.XTplus có thể phân loại tùy theo kiểu tác động.
2.2.2.1.

Nén:

Hình 2.2: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo nén

11


Đây là phép đo đơn giản nhất trong phương pháp đo cấu trúc. 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 dạng 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 ba 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 ít sử dụng trong đo thực phẩm vì quá trình tiến hành thường chậm và khó khăn
(dùng áp suất thủy lực).
Các đầu đo sau đây thường sử dụng trong phương pháp nén (tùy theo mức độ
nén):
 Các đầu đo dạng xylanh (đường kính thường lớn hơn 10mm).
 Các đầu đo dạng hình cầu.
 Thiết bị Ottawa.

 Các đầu nén phẳng.
2.2.2.2.

Đâm xuyên:

Hình 2.3: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo đâm xuyên
12


Trong phép đo này, đầu đo đâm xuyên vào mẫu và giá trị lực cần thiết để đạt một
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 (hoặc chiều sâu đâm xuyên – trường hợp lực không đổi) càng
lớn thì vật liệu có sức bền càng lớn.
Các đầu đo thường sử dụng trong phương pháp đâm xuyên là:
 Các đầu đo dạng xylanh (đường kính thường nhỏ hơn 10mm).
 Các đầu đo dạng mũi kim.
 Các đầu đo dạng hình cầu.
2.2.2.3.

Cắt:

Hình 2.4: Một trong những thiết bị và đầu đo sử dụng trong phép đo cắt
Nhiều thiết bị ngoại vi có một hay lưỡi dao dùng để cắt mẫu dưới những điều
kiện nhất định. Lực cực đại cần thiết và/hoặc công cần thiết (thí dụ như diện tích dưới
đường cong) để cắt mẫu được 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.
13