Vật lí thực phẩm - Chương 5: Tính chất nhiệt, điện của thực phẩm

Chương 5 : tính chất nhiệt, điện
của thực phẩm
TÍNH CHẤT NHIỆT (Thermal Properties)
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.
Mục đích của xử lý nhiệt để: duy trì chất lượng,
kéo dài thời gian bảo quản và tạo độ ngon riêng.
Vd : 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 ếp xúc giữa hai 
vật với nhau
• Đối lưu: nhiệt truyền từ môi trường khí hoặc lỏng đến thực
phẩm rắn
• Bức xạ: là nhiệt truyền cho thực phẩm bằng sóng điện từ
• Sự truyền nhiệt vào trong thực phẩm phụ thuộc 
đầu tiên vào sự chênh lệch nhiệt độ, nh 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 ếp bằng các thí nghiệm hoặc nh 
toán thông qua các thành phần thực phẩm
(nước, protein, carbon)
HỆ SỐ DẪN NHIỆT
• Ở trạng thái ổn định, sự dẫn nhiệt xuyên qua vật rắn
, khi đó nh chất nhiệt quan trọng nhất là hệ số dẫn 
nhiệt ()
• : lượng nhiệt dẫn qua 1 đơn vị chiều dài khi có sự
chênh nhau 1 độ
•  được dùng để đánh giá nhiệt truyền qua vật thể 
dễ hay khó
• Nhiệt truyền nhanh qua miếng kim loại nhưng lại 
chậm qua gỗ, khi đó ta nói hệ số dẫn nhiệt của kim 
loại lớn hơn của gỗ
Vd: đồng: = 400 w/m.độ; nhôm: = 120w/m.độ; inox
= 40 - 50w/m.độ
• Vật liệu có hệ số dẫn nhiệt nhỏ sẽ trở thành vật liệu 
cách nhiệt: bông thủy tinh, polyurethane, 
• Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm rất nhỏ và nằm trong 
dải hẹp: 0,2 – 0,5 W/m.độ
• For fruits and vegetables with water content greater
than 60%, thermal conductivity can be computed by
the equation (Sweat, 1974):
Thời gian nấu thực phẩm nhanh hay chậm là do 
bản thân thực phẩm chứ không phải là do 
dụng cụ
carbohydrate (c); protein (p);
fat (f); ash (a); and water (w).
• Xác định hệ số dẫn nhiệt của cá có hàm lượng
nước 70%, Pr : 18%, Lipits : 11%.
Đáp số : 0,452 w/m.độ
• Nhiệt dung riêng: nhiệt lượng cần thiết cung 
cấp cho 1kg vật chất để nhiệt độ của nó tăng
lên 1 độ, Cp(p- NDR của chất rắn và lỏng được 
xác định ở áp suất không đổi)
• NRD liên quan trực ếp đến năng lượng cung 
cấp cho vật thể.
• NDR của nước là lớn nhất: Cp = 4,186 kj/kg.độ,
• Thực phẩm có hàm lượng nước càng lớn thì Cp 
càng lớn
Nhiệt dung riêng:
3684,38 J/kg.K
1865,38 J/kg.°C
Bài tập
Tính lượng nhiệt cần thiết để gia nhiệt cho 100 
kg gạo từ nhiệt độ 20 lên 100 độ C. biết thành
phần của gạo như sau
NDR của thực phẩm có dạng 
a, b hệ số thực nghiệm
Xw: hàm lượng ẩm của thực 
phẩm.
abXC wp 
Cp = 1,67 + 2,51 Xw, kJ/kg.độ
carbohydrate (c); protein (p);
fat (f); ash (a); and water (w).
Có thể nh Cp theo chất khô (pr, li, khoáng) 
 iip XbaC
• Hệ số khuếch tán nhiệt (Thermal diffusivity) 
cho biết trường nhiệt độ trong thực phẩm biến 
thiên nhanh hay chậm
 = /ρcp 
của thực phẩm = 1 × 10-7 to 2 × 10-7 m2/s 
Hệ số khuếch tán nhiệt 
(Thermal diffusivity)
TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ CỦA THỰC PHẨM
Phổ điện từ
Phổ điện từ chia ra thành 3 vùng : Vùng tử ngoại trở xuống (có bước
sóng nhỏ), vùng ánh sáng khả kiến (bước sóng từ 400 – 700 nm và
vùng hồng ngoại trở lên (bước sóng lớn hơn 700 nm).
Năng lượng tử ngoại và năng lượng hồng ngoại là hai dạng của sóng
điện từ, có thể truyền đi trong không gian, xuyên thấu trong thực
phẩm và chuyển thành năng lượng nhiệt nung nóng thực phẩm
ứng dụng
- ánh sáng khả kiến : đánh giá cảm quan
- vùng tử ngoại trở xuống : tia cực m (vô trùng), chiếu xạ thực
phẩm (bảo quản), tia X (chụp X quang), tia bức xạ (xạ trị – điều trị
ung thư, bướu cổ)
- vùng hồng ngoại trở lên : ứng dụng cho quá trình sấy, dạng truyền
thông tin như: rada, radio,TV, vệ tinh nhân tạo
- Giữa năng lượng vi sóng và năng lượng hồng 
ngoại có những điểm khác nhau
Năng lượng vi sóng 
-Bước sóng : dải hẹp f khoảng 
2450 MHz và bước sóng dài hơn 
hồng ngoại 
-Có khả năng đâm xuyên thực 
phẩm nên nó làm nóng trong 
lòng thực phẩm nhanh chóng. 
-ứng dụng trong quá trình thanh 
trùng, nấu chín hoặc làm nóng 
thực phẩm 
-Quá trình làm nóng phụ thuộc 
vào hàm lượng ẩm của vật liệu, 
ẩm càng cao thì làm nóng càng 
nhanh
Năng lượng hồng ngoại
Bước sóng : lớn hơn 700 nm
-Không có khả năng đâm xuyên thực 
phẩm mà chỉ làm nóng bề mặt thực 
phẩm
-Quá trình làm nóng phụ thuộc vào đặc 
trưng bề mặt của thực phẩm, màu sắc 
của thực phẩm
-Quá trình dẫn nhiệt vào trong phụ 
thuộc vào hệ số dẫn nhiệt của thực 
phẩm (phụ thuộc vào lượng ẩm của 
thực phẩm)
-Áp dụng trong quá trình sấy, làm nóng 
bề mặt của thực phẩm, ít làm hư hỏng 
trong lòng thực phẩm. 
Nung nóng thực phẩm bằng lò vi sóng (lò 
viba), f= 2450 MHz
- Phân tử nước gồm 1 nguyên tử oxy và 2
nguyên tử Hydro, do oxy có độ âm điện lớn 
làm cho nước trở thành phân tử lưỡng cực.
- Khi thực phẩm được đặt trong một trường 
điện từ thì các lưỡng cực nước sẽ định hướng
theo hướng của trường điện từ và khi trường 
điện từ dao động nhanh thì các phân tử nước 
cũng bị dao động theo
- Do sự biến dạng của các cấu trúc phân tử gây
nên khi nó sắp xếp định hướng trở lại theo 
trường điện từ mà nó chuyển năng lượng vi 
sóng thành nhiệt, trong quá trình đó nó cũng 
chịu ảnh hưởng bởi độ nhớt của thực phẩm
- Số lượng lưỡng cực và sự thay đổi của nó theo 
trường điện từ được xác định thông qua hằng số 
điện môi của thực phẩm
- Khi thực phẩm đặt trong một trường điện từ như vậy 
nó sẽ hấp thu sóng và chuyển thành nhiệt, lượng 
nhiệt được hấp thu đó đựơc gọi là “lose factor” – hệ 
số tổn thất. Thực phẩm có độ ẩm càng cao thì “lose
factor” càng lớn do đó nó hấp thu nhiệt nhanh hơn
- Do cấu trúc thực phẩm không đồng nhất nên sự hấp
thu năng lượng vi sóng không đồng đều, do đó xảy ra 
sự dẫn nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt 
độ thấp
- Thủy tinh và giấy và polymer có hệ số “lose factor” rất 
thấp, năng lượng vi sóng xuyên thấu rất dễ nên nó
không bị đun nóng
- Kim loại làm cho năng lượng vi sóng bị phản xạ
- Độ xuyên thấu của vi sóng
Thực phẩm Lose factor 
Chuối (tươi) 17 
Thịt bò 16 
Bánh mì 0,005 
Bơ 0,1 
Cá nấu rối 12 
Nước 9,2 
Dầu ăn 0,2 
Thủy tinh 0,1 
Giấy 0,1 
Khoai 6,7 
Khi nung nóng thực phẩm bằng lò vi sóng thỉnh thoảng ta 
gặp hiện tượng thực phẩm vỡ tung ra (nung nóng cục 
bộ)
Ứng dụng:
- Vi sóng có tốc độ truyền nhiệt, đun nóng nhanh không 
cần có những bề mặt truyền nhiệt vì vậy việc nung 
nóng bằng lò vi sóng được áp dụng cho nhiều loại thực 
phẩm:
- Tan giá, sấy, nướng, hâm nóng
• Theo các phương pháp tan giá truyền thống, mất rất 
nhiều thời gian, sự tan giá diễn ra ở lớp bên ngoài rồi 
từ từ đi vào bên trong, nếu không có kinh nghiệm thì 
sẽ không kiểm soát được tan giá
• Khi tan giá bằng lò vi sóng: Năng lượng vi sóng đi
xuyên vào trong thực phẩm làm cho quá trình tan giá 
diễn ra rất nhanh, người ta cũng dùng quá trình này 
để làm nóng chảy các loại mỡ, chất béo, tuy nhiên 
cũng nảy sinh những khó khăn:
• Đối với loại thực phẩm đông block có kích thước lớn
• Khi tan giá,vì nước có hệ số tổn thất lớn hơn nước 
đá nên khi nó tan ra, nó sẽ hấp thu năng lượng lớn
hơn nước đá rất nhiều, với quá trình diễn biến ếp
theo, phần tan ra bị nung nóng qúa mức, có những 
phần bị nấu lên trong khi có những phần khác vẫn bị 
đóng băng Tan giá không đều
• Khắc phục:
- Giảm năng lượng vi sóng
- Tác dụng dưới dạng xung (thời gian tan giá sẽ kéo 
dài)
Nội dung thi cuối kỳ
Bài tập
Chương 3, 4, 5
Lý thuyết
- Các phương pháp thực nghiệm và TPA xác
định cấu trúc TP
- Lý thuyết về chất lỏng Newton và phi Newton 
- Lý thuyết về tính chất điện từ của TP