Tính chất vật lí của thực phẩm

Tính chất vật lý của thực phẩm là những đặc điểm mô tả trạng thái vật lý của thực phẩm, bao gồm

Khối lượng, khối lượng riêng, độ xốp

Quy định tính nặng nhẹ của vật, đơn vị kg, g.

Đối với thực phẩm dạng rắn, dẻo

Khối lượng riêng : là lượng vật chất chứa trong một không gian xác định, được xác định bằng khối lượng trên một đơn vị diện tích ρ = m/v, kg/m³.

Ví dụ : Khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³, khối lượng riêng của cá là 800 kg/m³, ….

Như vậy, biết được khối lượng riêng có thể chuyển từ khối lượng sang thể tích của thực phẩm và ngược lại. Việc xác định thể tích của thực phẩm có thể tính bằng cách : Vtp = khối lượng của nước tăng lên/khối lượng riêng của nước (m³).

Cân nước và bình chứa, sau đó nhúng chìm vật đó trong nước, cân lại lần hai, chênh lệch giữa hai lần cân là khối lượng của nước tăng lên.

Đối với thực phẩm dạng lỏng 

Thường dùng đơn vị là tỷ trọng.

Tỷ trọng của thực phẩm: là tỷ số giữa khối lượng riêng của chất lỏng so với khối lượng riêng của nước ở 4°C.

Độ xốp: là tỷ lệ phần trăm không khí chiếm chỗ của khối hạt so với một đơn vị thể tích của cả khối hạt.

Độ xốp cho phép các chất khí, lỏng đi vào trong lòng của nó nhiều hay ít, độ xốp càng lớn thí càng dễ dàng cho việc khuếch tán các chất khí, lỏng vào trong thực phẩm. Độ xốp của thực phẩm càng nhỏ thì gây nhiều cản trở cho quá trình sấy, đun nóng,…

Kích thước và hình dạng

Thực phẩm thường không có hình dạng chuẩn như hình cầu, mà chúng có rất nhiều hình dạng khác nhau. Trong quá trình chế biến, hình dạng đóng một vai trò tạo nên sự đồng đều của nguyên liệu, làm tăng giá trị cảm quan và đồng đều về chất lượng của nguyên liệu.

Kích thước của nguyên liệu luôn là vấn đề của nhà sản xuất quan tâm, kích thước tạo ra các loại nguyên liệu khác nhau, kích thước được dùng để xác định giá thành của nguyên liệu. Những vật có kích thước không phải là hình cầu như lúa mạch, chuối, lê, hoặc khoai tây thì được xác định bởi cách đo độ dài lớn nhất, đường kính chỗ lớn nhất.

Khi đo hai kích thước này phải có đường đo vuông góc với nhau. Kích thước của các loại hạt, bột được xác định bằng rây, sàng. Kích  thước của hạt rất quan trọng để xác định công phá vỡ của quá trình nghiền, sự động đều của bột tạo nên sự đồng đều về cấu trúc của sản phẩm chế biến.

Trong thực tế hiện nay đã có những thiết bị đo kích thước và cân nặng của thực phẩm bằng phương pháp quang học, kỹ thuật 3D đã được ứng dụng vào việc xác định chính xác hình dạng, kích thước của thực phẩm. Kỹ thuật này được ứng dụng nhiều trong việc xác đinh hình dạng, kích thước của thực phẩm trước khi cắt, sản phẩm cắt sẽ đạt sự chính xác, đồng đều về khối lượng mong muốn nhờ vào khối lượng riêng của chúng. V = m/ρ.

• Độ tròn : được xác định bằng cách chiếu vật lên mặt phẳng rồi so sánh với đường tròn ngoại tiếp của vật
• Độ tròn = diện tích của hình chiếu vật lên mặt phẳng/diện tích của đường tròn ngoại tiếp vật.
• Độ cầu : = Di/Dc ; trong đó Di là đường kính mặt cầu nội tiếp vật lớn nhất và Dc: là đường kính mặt cầu ngoại tiếp vật nhỏ nhất

Bề mặt riêng và sức căng bề mặt

Xét bề mặt hệ dị thể gồm pha lỏng và pha khí. Mật độ phân tử trong pha lỏng lớn hơn nhiều so với trong pha khí. Các phân tử nằm trong pha lỏng tác dụng lên nhau bởi lực hút phân tử, lực này trong pha khí có thể bỏ qua. Lực hút phân tử chỉ tác dụng trong một khoảng cách nhất định, bằng bán kính hiệu dụng của phân tử

• Phân tử A nằm trong lòng pha lỏng chịu các lực hút như nhau về mọi phía, phân tử B, C có d<rhd nên chịu lực hút vào trong lòng thể tích pha lỏng lớn hơn lực hút ra phía ngoài pha khí, các phân tử này có khuynh hướng bị hút vào trong lòng pha lỏng, độ lớn của lực này càng tăng khi phân tử b càng tiến gần bề mặt thoáng
• Lực ép các phân tử nằm trên bề mặt vào trong gọi là nội áp. Nội áp kéo các phân tử chất lỏng vào trong, theo hướng vuông góc với bề mặt nên có xu hướng làm cho bề mặt giảm đến tối thiểu trong những điều kiện nhất định
• Lực tác dụng lên một đơn vị chiều dài của ranh giới phân chia và làm giảm bề mặt chất lỏng gọi là sức căng bề mặt. Đơn vị đo: N/m; J/m2, dyne/cm.
• Dưới tác dụng của sức căng bề mặt, chất lỏng khi không có tác dụng của ngoại lực luôn có dạng hình cầu vì hình cầu là hình có bề mặt nhỏ nhất trong các hình có cùng thể tích và do đó khi ấy năng lượng bề mặt của giọt lỏng là tối thiểu, giúp nó tồn tại bền

Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt :

• Giá trị của sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của các pha tiếp xúc, nhiệt độ và lượng chất hòa tan
• Tương tác giữa các phân tử của chất càng lớn thì sức căng bề mặt càng lớn
• Sức căng bề mặt của chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ; đối với nhiều chất lỏng, sức căng bề mặt giảm khi nhiệt độ tăng.
• Sức căng bề mặt của một chất lỏng được xác định tại một điều kiện nhất định (nhiệt độ, áp suất, …) khi bề mặt tiếp xúc với chân không.

Tính chất nhiệt của thực phẩm

Vật liệu thực phẩm phải trải qua các công đoạn: từ thu hái, vận chuyển, xử lý, chế biến, bảo quản, lưu trữ để chuẩn bị cho khâu tiêu thụ. Chỉ có rất ít thực phẩm tươi: trái cây, rau đi từ cánh đồng tới nơi tiêu thụ (ăn) mà không có xử lý nhiệt.

Đa số thực phẩm được xử lý nhiệt để: duy trì chất lượng, kéo dài thời gian bảo quản và tạo độ ngon riêng.

Chế biến thủy sản: Các quá trình nhiệt bao gồm: – làm lạnh, làm đông, nung nóng => lấy nhiệt ra hoặc cung cấp nhiệt, muốn được chính xác phải có thông số nhiệt

Các hình thức truyền nhiệt: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ

• Dẫn nhiệt: là phương thức truyền nhiệt có sự tiếp xúc giữa hai vật với nhau
• Đối lưu: Liên quan đến môi trường nhiệt động, thường gặp giữa 1 bề mặt rắn với lỏng hoặc không khí: đun nước
• Bức xạ: Đây là dạng: trao đổi bằng sóng điện từ: sấy bằng tia hồng ngoại, phơi nắng, dùng lò vi sóng, được ứng dụng nhiều trong thực phẩm
• Các cơ chế truyền nhiệt có thể diễn ra riêng lẻ hoặc đồng thời
• Hiểu rõ cơ chế truyền nhiệt giúp cho việc sử dụng máy móc tốt hơn
• Sự truyền nhiệt vào trong thực phẩm phụ thuộc đầu tiên vào sự chênh lệch nhiệt độ, tính chất vật lý (hình dạng, kích thước, thông số nhiệt) của thực phẩm
• Mỗi cơ chế truyền nhiệt gắn liền với thông số nhiệt liên quan
• Tính chất nhiệt được xác định thông qua đo lường trực tiếp bằng các thí nghiệm hoặc tính toán thông qua các thành phần thực phẩm (nước, protein, carbon)

Tính chất điện từ và quang học

Phổ điện từ chia ra nhiều vùng có tính chất khác nhau và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

Năng lượng ở dưới dạng sóng ngắn được dùng cho mục đích chiếu xạ thực phẩm (bảo quản) hay dùng trong y học bao gồm tia X (chụp X quang), tia bức xạ (xạ trị – điều trị ung thư, bướu cổ…)

Vùng trung gian bao gồm các tia cực tím, vùng ánh sáng khả kiến, hồng ngoại.

Trong lĩnh vực thực phẩm ứng dụng ánh sáng khả kiến (đánh giá cảm quan), tia cực tím (vô trùng) và sóng hồng ngoại (sấy), vi sóng

Vùng bức xạ điện từ có dải rất rộng trong phổ của nó, người ta đã sử dụng phần chọn lọc của sóng điện từ là cơ sở cho hệ thống phân phối điện hiện đại và nhiều dạng truyền thông tin như: rada, radio,TV, vệ tinh nhân tạo