Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm - Phương pháp lấy mẫu nguyên liệu

Khám phá thí nghiệm công nghệ thực phẩm trong chương trình đào tạo chuyên nghiệp. Tìm hiểu phương pháp thực hành và ứng dụng thực tế để nâng cao chất lượng sản

• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thọ
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Các phương pháp xác định tính chất lý hoá cơ bản của nguyên liệu trong công nghệ thực phẩm
• Loại tài liệu: Giáo trình

Tóm tắt

I. Tổng quan về thí nghiệm công nghệ thực phẩm chương 1

Thí nghiệm công nghệ thực phẩm chương 1 tập trung vào các phương pháp xác định tính chất lý hoá cơ bản của nguyên liệu. Nội dung do PGS.TS Nguyễn Thọ biên soạn. Chương này mở đầu bằng kỹ thuật lấy mẫu. Lấy mẫu đúng quyết định độ chính xác của mọi phép phân tích sau đó. Mẫu phải mang tính đại diện cho cả lô hàng. Sai sót ở khâu này làm hỏng toàn bộ kết quả. Chương trình bày ba loại mẫu rõ ràng. Mẫu ban đầu lấy từ nhiều vị trí khác nhau. Mẫu trung bình hình thành sau khi trộn đều. Mẫu phân tích tách ra từ mẫu trung bình. Mỗi loại đều được dán nhãn cẩn thận. Nguyên liệu rắn, rau củ quả và chất lỏng có cách lấy mẫu riêng. Ngũ cốc dùng xiên lấy mẫu. Chất lỏng dùng ống xi phông hút ở nhiều độ sâu. Kiến thức nền tảng này phục vụ cho các bài học tiếp theo về độ ẩm, độ axit và độ cứng của nước. Chương 1 đặt cơ sở cho cả môn học thực hành.

1.1. Mục tiêu của thí nghiệm công nghệ thực phẩm chương 1

Mục tiêu chính là trang bị kỹ năng phân tích lý hoá nguyên liệu. Sinh viên học cách lấy mẫu chuẩn xác. Sinh viên nắm vững quy trình xác định các chỉ tiêu cơ bản. Chương rèn luyện tư duy thực nghiệm có hệ thống. Mỗi phép đo đều cần làm song song hai lần. Kết quả lấy trung bình cộng để giảm sai số. Phương pháp này đảm bảo độ tin cậy cao. Sinh viên còn học cách ghi nhãn và lưu mẫu. Kỹ năng nền tảng giúp đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào. Đây là bước đầu tiên trong mọi dây chuyền chế biến thực phẩm.

1.2. Vai trò của lấy mẫu trong công nghệ thực phẩm

Lấy mẫu là khâu khởi đầu của mọi quy trình kiểm nghiệm. Mẫu đại diện cho toàn bộ lô hàng lớn. Một mẫu sai làm lệch mọi con số phân tích. Số lượng mẫu phụ thuộc số đơn vị chứa của lô hàng. Lô dưới năm bao thì bao nào cũng lấy một ít. Lô trên một trăm linh một bao lấy ít nhất năm phần trăm. Việc trộn đều mẫu ban đầu rất quan trọng. Phương pháp chia mẫu bằng hai đường chéo hình vuông cho mẫu đồng nhất. Quy trình chặt chẽ giúp kết quả phản ánh đúng thực tế lô hàng.

II. Phân tích các vấn đề trong thí nghiệm công nghệ thực phẩm

Thí nghiệm công nghệ thực phẩm chương 1 đối mặt nhiều thách thức kỹ thuật. Vấn đề lớn nhất là tính đại diện của mẫu. Nguyên liệu trong lô hàng không đồng nhất. Hạt ngũ cốc ở đáy bao khác lớp trên mặt. Chất lỏng trong xi téc phân tầng theo độ sâu. Lấy mẫu sai vị trí cho kết quả lệch hẳn. Khối lượng mẫu cũng phải đúng quy định. Mẫu trung bình của nguyên liệu rắn cần lớn hơn hai kilôgam. Chất lỏng cần tối thiểu hai lít. Thiếu lượng mẫu thì không đủ phân tích lặp lại. Một vấn đề khác là dụng cụ chứa mẫu. Chai lọ phải sạch, khô và đậy kín. Nhiễm bẩn làm sai lệch chỉ tiêu lý hoá. Bảo quản kém làm bay hơi cồn hoặc nước. Phép xác định độ cứng nước đòi hỏi chuẩn độ chính xác. Đọc sai thể tích HCl tiêu hao kéo theo sai số lớn. Nhiệt độ phòng ảnh hưởng tỷ trọng và nồng độ rượu. Những vấn đề này yêu cầu thao tác cẩn trọng và lặp lại nhiều lần.

2.1. Khó khăn trong tính đại diện của mẫu

Tính đại diện là khó khăn cốt lõi của khâu lấy mẫu. Lô hàng thường gồm hàng trăm đơn vị chứa. Mỗi bao có chất lượng chênh lệch nhỏ. Nguyên liệu rời dễ phân lớp theo kích thước hạt. Hạt nhỏ lắng xuống đáy, hạt to nổi lên trên. Người lấy mẫu phải xiên ở nhiều vị trí khác nhau. Việc bỏ qua một vùng làm mẫu mất cân đối. Rau củ quả lại biến đổi nhanh theo thời gian. Mẫu để lâu mất nước và thay đổi tính chất. Thao tác phải nhanh, đều và tuân thủ tỷ lệ xác suất quy định.

2.2. Sai số trong quá trình phân tích lý hoá

Sai số xuất hiện ở nhiều công đoạn phân tích. Cân không chính xác làm lệch khối lượng mẫu. Chuẩn độ vội vàng làm đọc sai điểm tương đương. Chỉ thị metylen da cam đổi màu cần quan sát kỹ. Hệ số pha loãng phải tính đúng từng bước. Nhiệt độ ảnh hưởng tỷ trọng dung dịch rượu. Tra bảng nồng độ cồn sai dòng cho kết quả lệch lớn. Dụng cụ thuỷ tinh bẩn gây nhiễm chéo. Mỗi thí nghiệm cần làm song song hai lần. Trung bình cộng hai kết quả giúp kiểm soát sai số ngẫu nhiên hiệu quả.

III. Phương pháp thực hành trong thí nghiệm công nghệ thực phẩm

Thí nghiệm công nghệ thực phẩm chương 1 hướng dẫn các phương pháp thực hành cụ thể. Mỗi loại nguyên liệu có quy trình riêng. Nguyên liệu rắn dùng xiên lấy mẫu ở nhiều bao và nhiều vị trí. Mẫu ban đầu được trộn đều trên mặt phẳng. Người làm gạch hai đường chéo tạo bốn tam giác. Hai tam giác đối diện bị loại bỏ. Hai tam giác còn lại cho mẫu trung bình. Phương pháp này lặp lại đến khi đạt khối lượng cần thiết. Rau củ quả được cắt, thái rồi nghiền nhỏ và trộn đều. Khối lượng mẫu trung bình đạt khoảng hai kilôgam. Chất lỏng được hút bằng ống xi phông ở ba độ sâu. Mẫu trên, giữa và đáy được trộn chung. Xác định độ cứng nước dùng phương pháp chuẩn độ bằng HCl. Độ cứng vĩnh cửu tính theo công thức hai mươi trừ hai phẩy năm n nhân hai phẩy tám. Độ cứng chung bằng tổng độ cứng tạm thời và vĩnh cửu. Thời gian mỗi bài khoảng một trăm hai mươi phút. Mỗi nhóm gồm hai đến ba sinh viên.

3.1. Quy trình lấy mẫu theo từng dạng nguyên liệu

Quy trình lấy mẫu thay đổi theo trạng thái nguyên liệu. Nguyên liệu rắn dùng xiên xuyên sâu vào bao tải. Mỗi bao nặng năm mươi đến bảy mươi kilôgam. Lô từ sáu đến một trăm bao lấy ít nhất năm bao. Rau củ quả lấy theo tỷ lệ xác suất tương tự ngũ cốc. Nguyên liệu được nghiền nhỏ để đồng nhất. Chất lỏng trong thùng phuy dùng ống hút độ dài khác nhau. Lô dưới một nghìn đơn vị chứa lấy hai phần trăm. Lô trên một nghìn đơn vị lấy từ không phẩy ba đến một phần trăm. Tất cả mẫu đều trộn đều trước khi phân tích.

3.2. Kỹ thuật xác định độ cứng của nước

Độ cứng nước được xác định bằng phương pháp chuẩn độ. Mẫu nước lấy vào bình nón hai trăm năm mươi mililít. Thêm ba giọt chỉ thị metylen da cam. Dung dịch HCl không phẩy một N dùng để chuẩn độ. Độ cứng tạm thời đo trước khi đun. Độ cứng vĩnh cửu đo phần còn lại sau xử lý. Công thức tính dùng hệ số pha loãng hai phẩy năm. Số n là thể tích HCl tiêu hao khi định phân. Độ cứng chung bằng tổng hai giá trị trên. Kết quả lấy trung bình hai lần thí nghiệm song song.

IV. Kết luận và ứng dụng thí nghiệm công nghệ thực phẩm

Thí nghiệm công nghệ thực phẩm chương 1 mang lại nền tảng vững chắc cho người học. Kỹ năng lấy mẫu và phân tích lý hoá có giá trị thực tiễn cao. Doanh nghiệp dùng các phương pháp này để kiểm tra nguyên liệu đầu vào. Kết quả phân tích quyết định việc nhận hay từ chối lô hàng. Phòng kiểm nghiệm áp dụng quy trình lấy mẫu đại diện hằng ngày. Độ ẩm, độ axit và độ cứng nước là chỉ tiêu kiểm soát chất lượng. Nhà máy bia cần nước có độ cứng phù hợp. Nhà máy rượu cần xác định nồng độ cồn chính xác. Kiến thức chương 1 kết nối trực tiếp với các chương sau về lên men. Sinh viên ra trường vận dụng ngay vào sản xuất. Phương pháp chuẩn độ và chia mẫu vẫn dùng rộng rãi. Tài liệu tham khảo gồm nhiều nguồn trong nước và quốc tế. Chương học rèn tính cẩn thận và trung thực trong thực nghiệm. Đây là phẩm chất bắt buộc của kỹ sư công nghệ thực phẩm. Nắm vững chương 1 giúp người học tự tin bước vào nghề.

4.1. Ứng dụng thực tế trong sản xuất thực phẩm

Các phương pháp trong chương 1 phục vụ trực tiếp sản xuất. Nhà máy kiểm tra nguyên liệu trước khi đưa vào dây chuyền. Lấy mẫu đúng giúp đánh giá khách quan cả lô hàng. Phân tích độ ẩm quyết định điều kiện bảo quản ngũ cốc. Đo độ cứng nước hỗ trợ ngành bia và nước giải khát. Xác định nồng độ cồn kiểm soát chất lượng rượu thành phẩm. Quy trình chuẩn giúp giảm rủi ro và lãng phí. Kết quả phân tích là cơ sở pháp lý khi giao nhận hàng. Doanh nghiệp tiết kiệm chi phí nhờ kiểm soát chất lượng từ gốc.

4.2. Giá trị học thuật và định hướng nghề nghiệp

Chương 1 xây nền tảng học thuật cho cả môn học. Sinh viên hiểu mối liên hệ giữa lý thuyết và thực hành. Tư duy thực nghiệm được rèn luyện qua từng bài. Thao tác chính xác trở thành thói quen nghề nghiệp. Kiến thức mở đường cho các chương về lên men và chế biến. Người học định hình hướng đi trong ngành thực phẩm. Kỹ năng phân tích phòng thí nghiệm có nhu cầu tuyển dụng lớn. Tính trung thực trong ghi nhận số liệu được đề cao. Đây là hành trang quan trọng cho kỹ sư tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT LÝ HOÁ CƠ BẢN CỦA NGUYÊN LIỆU TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Biên soạn: PGS.TS Nguyễn Thọ BÀI 1: PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU 1. KHÁI NIỆM: Mẫu ban đầu được lấy từ các bao bì chứa đựng (hay đơn vị chứa) khác nhau, ở các vị trí khác nhau để đảm bảo tính chất đại diện trung bình cho lô hàng. Số lượng của mẫu ban đầu tuỳ thuộc vào số lượng đơn vị chứa của lô hàng. Mẫu trung bình là lượng mẫu cần thiết lấy ra từ mẫu ban đầu sau khi đã trộn đều mẫu ban đầu. Nó phụ thuộc vào loại và dạng sản phẩm ban đầu. Mẫu phân tích là lượng mẫu cần thiết dùng cho quá trình phân tích được lấy ra từ mẫu trung bình. Các loại mẫu đều được dán nhãn. CÁCH TIẾN HÀNH LẤY MẪU: 2. Đối với nguyên vật liệu rắn: Gồm các loại ngũ cốc, hạt cà phê, cacao, các sản phẩm dạng rời, dạng bột. Trên thương trường các sản phẩm này thường được chứa đựng trong bao tải với khối lượng mỗi bao từ 50 - 70kg. Người ta thường quy định trong lô hàng có số lượng bao dưới 5 thì bao nào cũng lấy một ít ở vị trí khác nhau. Trong lô hàng từ 6 - 100 bao thì lấy ít nhất 5 bao, trong lô có số bao lớn hơn 101 trở lên thì lấy ít nhất 5% số bao . Dụng cụ lấy mẫu là xiên lấy mẫu. Tất cả các mẫu ban đầu lấy ở các bao khác nhau và các vị trí khác nhau của lô hàng cần được trộn đều để lấy mẫu trung bình. Đối với nguyên vật liệu rắn, số lượng mẫu trung bình trên mặt phẳng, tạo thành hình vuông, gạch 2 đường chéo để tạo thành 4 tam giác, loại bỏ hai tam giác đối diện bất kỳ, thu lượng mẫu ở hai tam giác còn lại. Nếu cân lượng mẫu của hai tam giác còn lại mà vẫn lớn hơn 2 kg. Ta dùng lượng mẫu trung bình này để lấy mẫu phân tích. Phần còn lại của mẫu phân tích là mẫu lưu. 1 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm * Đối với các loại rau, củ, quả: Rau, củ, quả thường chứa đựng trong sọt hoặc thùng cacton có lỗ thông thoáng. Muốn lấy mẫu ban đầu, ta chọn tỷ lệ xác suất giống như phần ngũ cốc đã nói ở trên theo các đơn vị chứa ở các vị trí khác nhau của lô hàng, sau đó trộn đều nguyên liệu ở các đơn vị chứa để có mẫu ban đầu. Từ mẫu ban đầu, dùng phương pháp chia mẫu bằng hai đường chéo hình vuông (như đã nói ở phần trên) để ta có mẫu trung bình với khối lượng từ 3 - 5kg. Sau đó cắt, thái hoặc nghiền nhỏ, trộn đều ta sẽ lấy được mẫu trung bình mong muốn với khối lượng khoảng 2kg và tiếp tục dùng để lấy mẫu phân tích. Phần còn lại của mẫu phân tích là mẫu lưu. Đối với nguyên liệu dạng lỏng: Rượu, cồn, nước mắm . Sản phẩm lỏng thường chứa trong thùng phuy, xi téc, bồn lớn thì dùng ống xi phông, ống hút có độ dài khác nhau để lấy mẫu ở các vị trí khác nhau: trên, giữa và ở đáy, rồi trộn đều. Lấy lượng mẫu tối thiểu là 2 lít mẫu trung bình. Mẫu phải được đựng trong chai lọ đã được làm sạch, khô có nút đậy kín, để tiếp tục lấy mẫu phân tích. Nếu sản phẩm lỏng chứa trong chai lọ, can. và lô hàng có ít hơn 1000 đơn vị chứa thì lấy 2% số đơn vị chứa, nếu lô hàng có trên 1000 đơn vị chứa thì lấy từ 0,3 - 1% số đơn vị chứa. Sau đó trộn đều tất cả số mẫu ban đầu đã lấy được, để lấy ra mẫu trung bình khoảng 2 lít, và cũng cho vào bao bì đã chuẩn bị sẵn, để tiếp tục lấy mẫu phân tích. Phần còn lại của mẫu phân tích là mẫu lưu. Đối với nguyên liệu dạng lỏng – sánh : (Tinh dầu, dầu thực vật, rỉ đường .) Đối với tinh dầu và dầu thực vật, trước khi lấy mẫu phải xác định tính động nhất của lô hàng, đối chiếu với các chứng từ kèm theo và kiểm tra đầy đủ tình trạng bao bì của các lô hàng. Dụng cụ lấy mẫu gồm có: đũa khuấy, cái quệt, ống hút, ống xi phông, cốc thuỷ tinh . Cách lấy mẫu: Mở các thùng hoặc chai đựng sản phẩm, dùng đũa khuấy đều hoặc xóc đều (đối với chai nhỏ) rồi dùng ống hút hoặc dụng cụ phù hợp cho từng loại sản phẩm để lấy mẫu. Đối với tinh dầu đựng trong chai lấy chừng 50 gam mẫu, đựng trong thùng lấy khoảng 100 gam mẫu. Đối với dầu thực vật, rỉ đường có thể lấy lượng lớn hơn. Tỷ lệ lấy mẫu cũng giống như các sản phẩm lỏng chứa trong chai, lọ, can. Tất cả mẫu lấy được cho vào cốc thuỷ tinh sạch và khô, dùng đũa thuỷ tinh khuấy đều, từ đó lấy mẫu trung bình đối với tinh dầu 2 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm là 200 gam. Chia mẫu trung bình thành hai phần bằng nhau, cho vào 2 lọ thuỷ tinh màu khô, sạch, nút kín (lọ dùng nút nhám) và niêm phong. Một lọ dùng để phân tích đánh giá, còn lọ kia lưu lại để phân tích trọng tài khi có tranh chấp. Lấy mẫu đối với sản phẩm dạng đặc: (Bơ, magarin, mỡ đặc, nước quá đặc .) Trên thương trường các sản phẩm này được chứa đựng trong các bao bì đơn vị (hay đơn vị chứa) có nhiều dạng khác nhau, thường là ở dạng khối, bánh hộp, lọ miệng rộng, có khối lượng từ 100 – 500 gam. Nó thường được bảo quản lạnh nên có độ đặc, rắn nhất định. Yêu cầu mẫu phải được lấy đại diện ở những vị trí khác nhau: trên bề mặt, bên dưới và giữa. Để lấy mẫu nhờ có xuyên mẫu lấy mẫu bằng thép không rỉ. Mẫu trung bình không nhỏ hơn 200 gam. Trước khi lấy mẫu, cần phải kiểm tra kỹ nhãn ghi trên sản phẩm: loại sản phẩm, nơi sản xuất, nhiệt độ bảo quản, thời hạn sử dụng. Mẫu ban đầu lấy ở các đơn vị chứa khác nhau phải được trộn đều rồi mới lấy mẫu trung bình. Sau khi có mẫu trung bình trên 200 gam dùng cái quệt có thể bằng gỗ, nhựa, thép không rỉ cho vào lọ miệng rộng bằng sứ hoặc thuỷ tinh có nắp đậy kín hạn chế sự oxy hoá của không khí trong quá trình chờ đợi phân tích. Tốt nhất nên chứa đựng trong lọ thuỷ tinh màu để tránh tác dụng của ánh sáng. Nếu mẫu chưa sử dụng ngay cũng cần bảo quản ở nhiệt độ từ 6 - 8 oC. 3 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm BÀI 2 : XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM NGUYÊN LIỆU 1. KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ ẨM NGUYÊN LIỆU: Nguyên liệu ẩm, có thể coi như hỗn hợp cơ học gồm chất khô tuyệt đối và nước tự do: m = mo + w (1) Trong đó: m - Khối lượng chung của nguyên liệu ẩm mo - Khối lượng chất khô tuyệt đối (không có ẩm) w - Khối lượng nước chứa trong nguyên liệu. + Độ ẩm tương đối (ω) của nguyên liệu ẩm: Là tỷ số giữa khối lượng nước trên khối lượng chung (m) của nguyên liệu ẩm, tính bằng phần trăm: w w ω= × 100 = × 100% (2) m mo + w + Độ ẩm tuyệt đối (ωo) của nguyên liệu ẩm: là tỷ số giữa nước (w) và khối lượng chất khô tuyệt đối (mo) của nguyên liệu ẩm, %: ωo = (w / mo) 100 ; % Muốn quan sát quá trình sấy bằng đường cong lấy một cách rõ ràng (tạo thành các điểm uốn ở các giai đoạn sấy) người ta thường sử dụng độ ẩm tuyệt đối, còn độ ẩm tương đối biểu thị trạng thái ẩm của nguyên liệu. Vì vậy trong sản xuất, xác định thành phần ẩm hay độ ẩm của nguyên liệu người ta thường xác định và tính toán độ ẩm tương đối (ω) bằng % theo biểu thức (2) ở trên. XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI ω: 2. Phương pháp sấy đến khối lượng không đổi (còn gọi là phương pháp nhiệt): Phương pháp này được coi là phương pháp tiêu chuẩn: a. Đối với các loại nguyên liệu có độ ẩm không quá 18%: quả, củ, hạt, vật liệu rời và bột (vật liệu rắn) * Dụng cụ thí nghiệm: - Cốc thuỷ tinh hay hộp kim loại đựng mẫu. - Máy nghiền hoặc cối nghiền, đũa thuỷ tinh 4 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm - Tủ sấy, bình hút ẩm. - Cân phân tích hoặc cân điện tử, chính xác ±0,001gam. * Cách tiến hành: - Xử lý nguyên liệu: + Đối với quả, củ tươi có thể tháo hoặc băm nhỏ hoặc nghiền nhỏ đối với quả, củ khô. + Đối với các loại hạt, các loại bánh bích quy, vật liệu dòn có kích thước lớn. thì đem nghiền nhỏ. + Đối với vật liệu rời như đường cát, bột ngọt, và các loại bột có kích thước nhỏ không cần xử lý. + Xử lý nguyên liệu cần được thực hiện nhanh, nguyên liệu xử lý xong cần được đựng trong hộp kín. - Dùng cân phân tích hoặc cân điện tử cân chính xác 5 gam mẫu đã xử lý ở trên cho vào hộp hoặc cốc sạch, khô đã biết khối lượng trước (tức là sau khi rửa, sấy khô, để nguội đến nhiệt độ phòng, cân). - Dùng đũa thuỷ tinh san đều lượng mẫu ở hộp đựng mẫu để ẩm bốc hơi nhanh và đều. - Đưa mẫu vào tủ sấy để lấy ở nhiệt độ 105 oC đến khối lượng không đổi. Sau khi sấy, lấy mẫu ra cho vào bình hút ẩm để làm nguội, cân. tiếp tục sấy đến khối lượng không đổi, nghĩa là: sấy lại, làm nguội và cân. Khi kết quả giữa hai lần cân cuối cùng có sai số ±0,5 % là coi như khối lượng không đổi. * Tính kết quả thí nghiệm: Nếu gọi: G1 : Khối lượng hộp và nguyên liệu trước khi sấy, g. Go : Khối lượng hộp không, g G2 : Khối lượng hộp và mẫu sau khi sấy, g G : Khối lượng mẫu cần xác định, g. G = G1 - Go Độ ẩm tương đối ω hay độ ẩm nguyên liệu được xác định theo biểu thức sau, tính bằng %: G1 − G 2 ω= × 100 ; % G 5 Thí nghiệm Công nghệ thực phẩm b. Xác định độ ẩm với nguyên liệu có độ ẩm lớn hơn 18%: Bột nhão, bột sệt, đường non, mỡ, dầu thực vật v. Đối với loại nguyên liệu này nên trộn đều với mẫu ban đầu trên 0,5 kg, sau đó lấy mẫu thí nghiệm 20 gam. Dùng hộp đựng mẫu có dung tích lớn hơn so với các hộp dùng cho vật liệu rắn, đũa thuỷ tinh ngắn dùng khuấy trộn mẫu, có thể để yên trong hộp mẫu trong quá trình sấy mẫu.