CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về là sương sáo 1.1 Giới thiệu về loài cây sương sáo Cây sương sáo thuộc Bộ (Order): Hoa môi (Lamiales). Loài (Species): Mesona chinensis. Cây sương sáo có tên khoa học gọi là: Mesona chinensis benth, hay còn gọi là Mesona blumes benth hay Hsiantsao. Đây là loài thực vật thân thảo thấp, có nhựa kết thạch trong nước được dùng để làm thức uống giải khát.2 Mô tả cây sương sáo Thân cây cao 15-50 cm, ít phân nhánh, có lông thô, rậm.
Lá nguyên, mọc đối xứng, hình trứng hoặc hình thuôn, dày; ở gốc lá thon, hẹp, nhọn ở chóp, dài 3-6 cm, rộng 1-2 cm, mép lá có hình răng cưa. Cuốn lá dài 1-2 cm. Hoa nở cụm ở ngọn, khá dày đặc vào lúc hoa nở, kéo dài ra từ 10-12 cm.3 Phân bố sương sáo Cây sương sáo thường được phân bố ở Đông và Đông Nam Châu Á như Việt Nam, nam Trung Quốc, Đài Loan, Ấn độ, Malaysia. Cây sương sáo có khả năng sống trên các khu vực đất cỏ, đất cát và đất khô.
Và điều kiện để cây sương sáo phát triển mạnh là được tưới nước đầy đủ và trồng trong bóng mát.4 Ứng dụng của lá sương sáo Loại cây này thường được biết đến là loại cây thực phẩm (thạch sương sáo), không những thế nó còn là một loại thảo dược khá phổ biến được các Bác sĩ đông y Trung Quốc sử dụng để chữa say nắng và hạ sốt (Liu & Fang, 1998). Trong đông y học hiện đại, sương sáo còn được sử dụng để điều trị say nắng, bệnh tiểu đường, cao huyết áp và viêm thận cấp tính (Shen và cộng sự, 2000). Ngoài ra, sương sáo rất giàu flavon, polysaccharides, polyphenol, màu và acid amin. Vì vậy các sản phẩm thực phẩm được chế biến từ cây sương sáo như thạch sương sáo, nước sương sáo rất tốt cho sức khỏe và có thể là thực phẩm bổ sung hàng ngày (Liu & Chen, 2004; Huang và cộng sự, 2012).2 Mesona blumes gum (Gum sương sáo) Sodium bicarbonate được sử dụng để trích các polysaccharide gum trong lá sương sáo (Lii và Chen 1980; Fang 1998; Chao và Lai 1999a, 1999b, 1999c; Lai và cộng sự, 2000).
Các polysaccharide có thể được tiếp tục tách bằng cách chiết xuất bằng ethanol (Yangand và công sự 1982). Hsian-Tsao gum thu được theo cách này là màu nâu sẫm đến màu đen (Chen và những người khác 1996). So với lợi các loại polysaccharide khác, polysaccharode lá sương sáo là một dung dịch có độ nhớt thấp với các đặc tính Shear- thinning một cách rõ rệt (Tung 1998). Thử nghiệm nhỏ về độ biến dạng còn thể hiện tính chất gel yếu của polysaccharide lá sương sáo (Tung 1998).
Mặc dù các đặc điểm cấu trúc của gel lá sương sáo vẫn còn chưa rõ ràng, Yang và Huang (1990) cho biết cốt lõi của cấu trúc là một heteroglycan, gồm galactose, glucose, rhamnose, arabinose, và acid uronic tại một tỷ lệ mol 2: 1: 1 : 1: 2. Lai et al. (2003) báo cáo rằng monosacarit trung lập của MBG có thể được rhamnose, arabinose, galactose, glucose, xylose, mannose, fructose và erythrose có tỷ lệ mol 1,8: 1,5: 2,5: 2,8: 1: 1,8: 1,3: 0,025, nhưng thành phần axit uronic không được báo cáo.1 Các khái niệm cơ bản và vai trò của lưu biến học Lưu biến học là ngành khoa học nghiên cứu sự biến dạng và sự chảy của mọi vật chất. Ngành được khai sinh bởi E.C Bingham (1878-1945) vào năm 1928 xuất phát từ các tính chất kỳ lạ quan sát được của các vật liệu, đặc biệt các tính chất không thể dự đoán của vật liệu mềm (James F.
Đối tượng của lưu biến học là lưu chất, còn độ nhớt là một đặc tính của lưu biến học. Lưu chất là loại vật chất có thể biến dạng và chảy được, bất kể trạng thái của nó. Ứng suất (σ) là tác động của lực F trên một đơn vị diện tích A, có đơn vị là Pa.1) 𝐴 Ứng suất trượt (τ) là ứng suất tác động dọc theo bề mặt của khối vật liệu. Đơn vị là Pascals (Pa).2) 𝐴 Ứng suất ngưỡng là giá trị ứng suất mà tại đó vật liệu bắt đầu biến dạng và chảy.
Sự biến dạng là sự thay đổi kích thước hoặc hình dạng của vật liệu dưới tác động của một ứng suất.3) 0 0 Trong đó: ε là biến dạng, l0 là kích thước ban đầu của vật liệu, l là kích thước của vật liệu sau khi biến dạng. Tốc độ biến dạng là tốc độ tại một sự biến dạng trượt tiến triển được cung cấp đến một số vật liệu, và nó được tính theo công thức sau: 𝜐 1 𝛾=ℎ (𝑠 ) (1.4) Trong đó: γ là tốc độ biến dạng, υ là tốc độ dịch chuyển của vật chất, h là chiều cao của vật chất đã biến dạng. Biên độ dao động là thước đo sự biến dạng biểu thị cho tỷ số của độ dài biến dạng và khoảng cách giữa các lớp vật chất với nhau. 3 do an Gel là một trạng thái vật chất của một hệ keo có môi trường phân tán ở thể rắn và chất phân tán ở thể lỏng; nói một cách khác, gel là một dung dịch keo rắn trong chất lỏng trong đó pha rắn tạo thành cấu trúc mạng cố định trong chất lỏng.
Độ nhớt của gel lớn hơn độ nhớt của một chất lỏng nhưng không bằng một chất rắn, và vì thế gel là một dung dịch mang một số đặc tính tương tự chất rắn. Độ nhớt là một đặc tính vật lý quan trọng, liên quan đến chất lượng của các sản phẩm thực phẩm dạng lỏng. Các số liệu về độ nhớt cũng rất cần thiết cho việc thiết kế và thẩm định các thiết bị chế biến thực phẩm như máy bơm, đường ống, thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị bay hơi, tiệt trùng, lọc và trộn (G. Còn độ nhớt biểu kiến (η) là ứng suất trượt áp dụng cho một chất lỏng chia cho tốc độ biến dạng.5) 𝛾 Nhóm cơ lưu chất Bingham là lưu chất giả dẻo có tính rắn khi ứng suất trượt thấp và khi ứng suất cao thì lưu chất có tính lỏng.
Lưu chất được đặt tên sau khi Eugene C. Bingham người đã đề xuất hình thức toán học của nó (Bingham, 1916). Lưu biến học có vai trò quan trọng trong việc giải thích, dự đoán tính lưu biến của vật liệu trong ngành vật lý phân tử và trong ngành hóa học, lưu biến học giúp tổng hợp các chất có cấu trúc và tính chất dự đoán trước của một chất. Không những thế, lưu biến học còn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: cơ học chất rắn, công nghệ polymer, công nghệ thực phẩm, công nghệ dược phẩm, công nghệ mỹ phẩm, công nghệ gốm sứ và thủy tinh, động học chuẩn hóa vật liệu, động học ứng dụng, động học dòng chảy (James F.2 Các lưu chất Lưu chất được chia làm 2 nhóm là lưu chất Newton và lưu chất phi Newton.
Lưu chất Newton là chất lỏng nhớt, tuân theo định luật ma sát trong của Newton, nghĩa là ứng suất tiếp tuyến và gradient vận tốc phụ thuộc tuyến tính với nhau. Hệ số tỉ lệ giữa ứng suất tiếp tuyến và gradient được gọi là độ nhớt. Đối với chất lưu Newton, theo định nghĩa thì độ nhớt chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất (cũng như phụ thuộc vào thành phần hóa học, nếu chất lỏng không thuần khiết) và không phụ thuộc vào lực tác dụng lên nó. Ngoài ra, lưu chất Newton còn có những đặc 4 do an điểm là không thể phục hồi lại trạng thái ban đầu của nó và luôn bị biến dạng tuyến tính theo thời gian (mức độ biến dạng tùy thuộc vào hệ số Reynold).
Và một số dạng lưu chất Newton thường gặp như: nước, mật ong, dầu ăn. Lưu chất phi Newton là chất lưu không tuân theo định luật ma sát trong của Newton. Độ nhớt của các chất lỏng phi Newton không phải là hằng số và có thể thay đổi theo nhiều cách khác nhau, dưới tác động của một hay nhiều yếu tố như lực, thời gian hay nhiệt độ. Khi độ nhớt thay đổi, loại chất lỏng này phản ứng hoàn toàn khác với chất lỏng thông thường là có thể từ lỏng hóa rắn, từ rắn hóa lỏng hoặc dầy và xốp lên.1: Một số lưu chất phi Newton và lưu chất Newton (James F.
Lưu chất Tính chất Newton Độ nhớt không đổi theo tốc độ biến dạng, ứng suất trượt hoặc thời gian (không có biến đổi hóa học). Giả dẻo Là lưu chất Newton ở tốc độ biến dạng thấp, nhưng trở thành (pseudoplastic) lưu chất shear thinning ở tốc độ biến dạng cao. Shear thinning Độ nhớt giảm/tăng dần khi tốc độ biến dạng khi tốc độ biến /thickening dạng hay ứng suất trượt tăng dần. Dẻo (plastic) Độ nhớt luôn giảm khi tốc độ biến dạng tăng.
Trương nở (dilatant) Độ nhớt tăng khi tốc độ biến dạng tăng. Thixotropic Độ nhớt có giá trị giảm dần khi chịu ứng suất biến dạng không đổi theo thời gian và trở lại giá trị ban đầu khi không còn chịu ứng suất biến dạng. Giả thixotropic Độ nhớt có giá trị giảm dần khi chịu ứng suất biến dạng không đổi theo thời gian và không trở lại giá trị ban đầu khi không còn chịu ứng suất biến dạng. Rheopexy Độ nhớt tăng dần khi chịu ứng suất trượt không đổi và trở lại giá trị ban đầu khi không còn tác động của ứng suất trượt.
5 do an 1 2 1: Herschel- Bulkley. ứng suất trượt 2: Bingham. Tốc độ biến dạng Hình 1.2: Ứng suất trượt của các chất lỏng độc lập thời gian điển hình (James F. Độ nhớt biểu kiến (Pa.s) Tốc độ biến dạng (1/s) Hình 1.3: Độ nhớt biểu kiến của các chất lỏng độc lập thời gian (James F.
6 do an Chất rắn Chất lỏng Lưu chất Newton Lưu chất phi Newton Vật rắn không đàn Vật rắn đàn hồi hồi (Non-Hookean) (Hookean) Lưu chất phụ thuộc Lưu chất độc lập thời Viscoelastic Non-linear elastic thời gian gian rheotropic thixotropic Maxwell Burgers Kelvin structural model Power Law Bingham Herschel- Bulkley Orther Models Hình 1.4: Phân loại nhóm cơ lưu chất (James F.3 Các phương pháp khảo sát Để khảo sát lưu biến trong công nghệ thực phẩm có hai phương pháp phổ biến là phương pháp khảo sát dòng chảy (flow test) và khảo sát dao động (oscillation test) (James F. Phương pháp khảo sát dòng chảy Phương pháp khảo sát dòng chảy là khảo sát sự thay đổi cấu trúc vật liệu trong quá trình chảy. Phương pháp này hoạt động theo nguyên lý thay đổi một thông số, các thông số còn lại được thiết bị theo dõi. Các thông số thay đổi được trong phương pháp này là ứng suất trượt, tốc độ biến dạng, nhiệt độ, thời gian, áp suất.
Và thiết bị được sử dụng trong phương pháp này là máy lưu biến kế dạng quay.