Vật lí thực phẩm - Chương 2: Thông số vật lý thực phẩm

Chương 2: thơng số vật lý 
thực phẩm 
Các thông số vật lý của thực phẩm
• Độ dài : L (m)
• Diện tích : S (m2)
• Thể tích : V (m3)
• Khối lượng : m (kg)
• Khối lượng riêng: ρ (kg/m3)
• Áp suất : P (N/m2)
• Vận tốc : v (m/s)
• Độ nhớt : µ (Ns/m2)
• Nhiệt lượng riêng : i, I (J/kg)
• Nhiệt dung riêng : c (J/kg.độ)
• Hệ số dẫn nhiệt : λ (W/m.độ)
• Hệ số truyền nhiệt : k (W/m2.độ)
• Nhiệt độ : T (độ C, độ F, độ 
K)
Các thông số vật lý của 
thực phẩm (tt)
Dimensions
Dimensions are represented as symbols
(ký hiệu) by: 
• length [L], 
• mass [M], 
• time [t], 
• temperature [T]
• force [F]. 
(Thứ 
nguyên)
All engineering quantities can be expressed in terms of these 
fundamental dimensions 
• Length = [L], area = [L]2 , volume = [L]3.
• Velocity = length travelled per unit 
time=[L]/[t]
• Acceleration = rate of change of 
velocity=[L]/[t]x1/[t]=[L]/[t][t]=[L]/ [t]2
• Pressure = force per unit area=[F]/[L]2
• Density = mass per unit volume=[M]/[L]3
• Energy = force times length=[F] x [L]. 
• Power = energy per unit time=[F] x [L]/[t]
Dimension
s
(Thứ nguyên)
UNITS AND CONVERSION FACTORS 
• Length 1 inch= 0.0254 m
1 ft= 0.3048 m
• Area 1 ft2 = 0.0929m2
• Volume 1 ft3 = 0.0283 m3
1 liter= 0.001 m3
Đơn vị và hệ số 
chuyển đổi
UNITS AND CONVERSION FACTORS 
(cont)
• Mass 1 lb= 0.4536 kg
1 mole = molecular weight in kg
• Density 1 lb/ft3= 16.01 kg m-3
• Velocity 1 ft/sec= 0.3048 m s-1
• Pressure 1 lb/m2= 6894 Pa
1 torr= 1 mm Hg
• 1 atm= 1.013 x 105 Pa = 760 mm Hg 
• 1 atm= 9,81 x 104 N/m².
UNITS AND CONVERSION FACTORS 
(cont)
Force 1 Newton= 1 kg m s-2
Viscosity
Dynamic (độ nhớt động lực học, độ nhớt tuyệt đối, độ nhớt) 
- Pa.s = kg.m-1.s-1 , Pa.s = Ns/m², 
- Poise : 1 cP= 0.001 N.s.m-2 = 0.001 Pa.s = 1 mPa.s 
1P = 100 cP
- Dyne/cm² : 1 dyne = 10-5 N, dyn/cm² = 0,10 N/m²
Kinematic (độ nhớt động học) 
Đơn vị : St (stock), cSt, m²/s, mm²/s
1 cSt = 1 mm²/s; 1 St = 1 cm²/s 
1 lb/ft sec= 1.49 N s m-2 = 1.49 kg m-1 s-2
Energy 1 Btu= 1055 J
1 cal= 4.186 J
Power 1 kW= 1 kJ s-1
1 horsepower (HP) = 745.7 W = 745.7 J s-1
1 ton refrigeration= 3.519 kW
UNITS AND CONVERSION FACTORS 
(cont)
• (M) Mega = 106, 
(k) kilo = 103 g 
(m) milli = 10-3, 
• 1 m = 109 nm = 1010 Å
• (µ) micro = 10-6 m
• Độ F = 32 + 9/5.độ C 
• Độ K = 273,15 + độ C
Mục đích:
• Đánh giá chất 
lượng???
• Phân loại
• Quyết định giá thành
1. Hình dạng, kích thước
Các đặc trưng vật lý của vật liệu thực phẩm
Cách xác định thể tích 
• Phương pháp 
cân chất lỏng 
• Dùng ống đong : đo trực tiếp phần lỏng 
tăng lên
Phương pháp dùng tỷ trọng kế 
dạng khí 
• PV = n RT
• Nén phịng 1 : lên áp P1 và giữ 
nguyên 
• Mở van 2, áp suất là P2.
m = m1 + m2
P1V1 = P2V1 + P2Va2
Vs = V2 – Va2
V2V1
Vs
Xác định kích thước
Đậu Hà Lan
Dưa hấu
Hình học cơ bản
Xác định kích thước (tt)
Hình dạng khác
Quả lê
Củ cà rốt Quả chuối
Các loại hạt: gạo, bắp
Hạt gạo Hạt bắp Hạt tiêu
Các loại con: tơm, cá, cua
Một số vật liệu cĩ hình dạng phức tạp khơng 
xác định kích thước ??? 
Kỹ thuật scan 3D : xác định chính xác kích 
thước và khối lượng của thực phẩm
- phục vụ cho quá trình phân chia 
chính xác nhất.
2. Khối lượng riêng (Density)
 = m/v, kg/m³.
Quan hệ khối lượng và thể tích??
ứng dụng : định lượng???
Các đặc trưng vật lý của vật liệu thực phẩm
Tính tốn khối lượng riêng
• Xv : phần thể tích, m³/m³ 
• Xw: phần khối lượng, 
kg/kg
Khối lượng riêng của các chất tinh khiết, kg/m³: 
T : nhiệt độ của thực phẩm, °C (ứng dụng -40 150°C) 
Tính tốn khối lượng riêng
Bài tập: tính khối lượng riêng của bánh Spinach ở 20°C, 30o C biết phần trăm 
khối lượng của chúng như sau 
Đáp số : 1030,53 kg/m³.
Với 30o C: 1028,56 kg/m3
Các loại khối lượng riêng
• Khối lượng riêng chất rắn (solid density) s: khối lượng/thể tích 
(thể tích được xác định bằng cách đuổi hết khí tồn tại trong các 
pore của vật liệu rắn), khơng tính đến các khí trong chất rắn.
• Khối lượng riêng vật liệu (chất)- material (susbtance) density
 m – là khối lượng riêng được xác định bằng khối lượng/thể 
tích (thể tích được xác định bằng việc nghiền nhỏ các hạt thành 
bột mịn)
• Khối lượng riêng hạt (particle density) p : khối lượng hạt/thể 
tích của hạt, thể tích được xác định là các pore đĩng, khơng 
tính đến các pore mở.
• Khối lượng riêng biểu kiến (apparent density) app : khối 
lượng/thể tích của vật liệu, thể tích của tất cả các pores trong 
vật liệu, được xác định bằng kích thước hình học, hoặc sử 
dụng phương pháp mực chất lỏng dâng lên khi thêm chất rắn 
vào: = khối lượng/thể tích hình học.
• Khối lượng riêng tổng thể (bulk density) bulk : là khối lượng 
riêng tính cho các vật liệu đĩng gĩi hoặc xếp chồng chất lên 
nhau, thể tích của chúng được xác định bằng tổng thể thể tích 
của chúng (kể cả phần rỗng do xếp chồng lên nhau).
Bài tập 1
Một nghiên cứu trên 130 gram ngơ cho thấy các 
thành phần khối lượng của chúng như sau: 
cacbonhydrat : 62 g, 
protein : 8 g, 
lipit : 30 g, 
chất tro : 4 g
Phần cịn lại là nước 
Hãy xác định khối lượng riêng chất rắn của ngơ ở 
20o C.
Đáp số : 1232,72 kg/m3
- Đối với thực phẩm 
dạng lỏng : hay 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. 
ứng dụng : quá trình rửa 
thực phẩm, phân loại, 
Bài tập 2 về tỷ trọng
Trong 200 ml sản phẩm nước dứa cơ đặc 
cĩ các thành phần thể tích như sau: 
cacbonhydrat : 150 ml 
protein : 17 ml 
lipit : 2 ml 
chất tro : 0,7 ml 
Phần cịn lại là nước 
Hãy xác định tỷ trọng của nước dứa cơ đặc 
ở 20oC.
Đáp số :1,47
Thảo luận nhĩm (10 phút)
1. Độ xốp là gì?
2. Khi thực phẩm cĩ độ xốp cao, đơ ẩm 
thấp thì cĩ tính chất gì, cho ví dụ?
3. Khi một thực phẩm cĩ độ xốp thấp thì 
quá trình truyền nhiệt, truyền khối cĩ dễ 
dàng khơng? Tại sao? Cho ví dụ
Độ xốp (Porosity)
• Độ xốp : là tỷ lệ phần trăm 
khơng khí chiếm chỗ của khối 
hạt so với một đơn vị thể tích 
của cả khối thực phẩm. 
• Độ xốp = thể tích của khí/thể 
tích của tồn bộ TP.
• Độ xốp: khuếch tán vật chất???
• Độ xốp của thực phẩm càng 
nhỏ thì gây nhiều cản trở cho 
quá trình sấy, đun nĩng,...
Cách xác định độ xốp 1:
• Dùng phần mềm 
Image J : 
– Chụp ảnh bằng kính 
hiển vi 
– Sử dụng phần mềm 
phân tích hình ảnh 
của các pore, bọt 
khí,
– Xác định tỷ lệ về kích 
thước bọt, bán kính 
trung bình và phần 
trăm diện tích của 
khí chiếm chỗ. Hình ảnh độ xốp của bánh mì 
(1 cm²)
Image J
• ImageJ : 
Kết quả phân tích độ xốp trên ImageJ Phân bố kích thước của các bọt khí 
Kết quả được xác định : 0,348
Cách xác định độ xốp 2:
• Độ xốp của khối thực 
phẩm
total = app + bulk
Cách xác định độ xốp 2:
• Độ xốp của khối thực phẩm
total = app + bulk
Phương pháp dùng tỷ trọng kế 
dạng khí 
P1V1 = P2V1 + P2Va2
Vs = V2 – Va2
Va2 = V2 – VsV2V1
Vs
SAI SỐ ?????
Bài tập 1
V2V1
Vs
Khi đo độ xốp của mẫu táo sấy, mẫu đặt trong phịng
2. Khi van 2 đĩng thì áp suất tại phịng 1 là 1020
mmHg. Khi van 2 mở thì áp suất cân bằng của hai
phịng là 520 mmHg. Biết thể tích V1 = V2 = 1000 ml.
Tính thể tích và độ xốp của miếng táo sấy?
Đáp số: V = 38,5 ml, độ xốp = 0,96. 
Bài tập 2 
Trái sơri cĩ độ ẩm là 80% (kg/kg). Khối lượng
riêng biểu kiến (apparent) và khối lượng riêng
tồn khối (bulk) lần lượt là 615 kg/m³ và 511
kg/m³ ở 25°C. biết rằng thành phần của trái
sơri chỉ cĩ cacbonhydrat và nước, tính độ xốp
của trái sơri khi xếp chồng chất lên nhau
(total).
Đáp số :
Bài tập 2 
Trái sơri cĩ độ ẩm là 80% (kg/kg). Khối lượng
riêng biểu kiến (apparent) và khối lượng riêng
tồn khối (bulk) lần lượt là 615 kg/m³ và 511
kg/m³ ở 25°C. biết rằng thành phần của trái
sơri chỉ cĩ cacbonhydrat và nước, tính độ xốp
của trái sơri khi xếp chồng chất lên nhau (total).
Đáp số : 0,6
Bài tập 3
Tính độ xốp táo sấy cĩ khối lượng 510 g 
chứa đủ trong 500 ml bình chứa. Biết rằng 
táo chỉ chứa CHO, Protein và nước với các 
phần khối lượng lần lượt là 0,7; 0,11 và 0,19 
ở 25 độ C, 
Cho khối lượng riêng biểu kiến là 0.8 lần khối 
lượng riêng chất rắn. 
Đáp số: 0.29
Bài tập về nhà
Một miếng bánh mì sấy cĩ kích thước dài x 
rộng x dày = 4,5 x 4,5 x 3,8 cm cĩ độ ẩm 
3% cĩ khối lượng là 46.17 g. Sau khi 
nghiền thành bột nhỏ và rây qua rây 100 
micromet, cân khối lượng là 40 g và nén 
chặt 10 lần trong ống đong cĩ đường kính 5 
cm, chiều cao của bột nén là 1,3 cm (biết 
rằng khối lượng riêng chất rắn (solid) tương 
đương khối lượng riêng của bột nghiền 
(material)). Xác định độ xốp của bánh mì ?
37
MÀU SẮC VÀ HÌNH DẠNG
Màu sắc: Cảm giác màu nhận được là do tác độïng của
chùm ta sáng lên mắt. Mắt người nhận chùm tia sáng có
bước sóng trong khoảng 380nm - 740nm.
Tử ngoại mạnh Nhìn thấy Hồng ngoại
(năng lượng yếu)
380nm (tím) 740nm (đỏ)
38
Sù t¹o ¶nh vµ 
nhËn biÕt mµu 
ë m¾t
Thảo luận nhĩm 
• Nêu và giải thích các yếu tố ảnh hưởng 
đến quá trình đánh giá màu sắc của thực 
phẩm? (5 phút)
• Theo bạn, chúng ta nên làm gì để cĩ sự 
cơng bằng trong đánh giá màu và sự biến 
đổi màu trong chế biến thực phẩm (5 phút)
• Bạn hãy chọn một phương pháp đánh giá 
màu của đậu ve trong quá trình bảo quản 
đậu bằng phương pháp đơng lạnh (5 phút)
Tính chất màu của thực phẩm 
• Các yếu tố ảnh hưởng đến việc hình 
thành màu sắc
– Nguồn sáng
– Hướng nhìn
– Kích thước của vật
– Nền 
– Độ tuổi
– Trí nhớ về màu
Hệ màu
• CIE (commission internationale de 
l’Eclairage)
Bao gồm 
XYZ (Yxy) color system
Hunter Lab color system
L*a*b* color system
Hệ Yxy
• Y đặc trưng cho 
độ sáng của 
phản xạ
• Yx đặc trưng 
cho cường độ 
màu sắc
Hệ L*a*b* 
L: chỉ độ sáng đến tối (+100 đến 0)
-a* (xanh lá cây -68, -128 ) 
=> +a* (đỏ+68, +128)
-b* (xanh da trời) => +b* (vàng cam)
Hệ L*C*h 
• Đây là hệ màu 
tương đương hệ 
L*a*b* nhưng hệ 
này sửu dụng các 
thơng số 
• L : độ sáng 
• C: cường độ màu
h : gĩc thay đổi màu
Mối quan hệ L*a*b* và L*C*h
Như vậy khi màu 
sắc thay đổi thì 
vả a và b đều 
thay đổi
Nhưng nếu dùng 
hệ LCh 
Phương pháp chụp màu 
Sử dụng hệ thống màu để
đánh giá sự biến đổi màu của
thực phẩm
3 thơng số : L, a, b được xác
định như 3 thơng số cơ bản để
xác định sự biến đổi màu trong
quá trình chế biến.
3.4. Kiểm tra độ màu của thực phẩm
Các phương pháp 
đo màu thực phẩm
Câu hỏi ơn tập
• Nêu các phương pháp xác định thể tích 
của thực phẩm
• Ý nghĩa của các dạng khối lượng riêng và 
cách xác định chúng?
• Độ xốp là gì? Ý nghĩa của độ xốp trong 
chế biến thực phẩm? 
• Bài tập