Thiết Bị Đo Cấu Trúc Thực Phẩm

Thiết bị đo cấu trúc thực phẩm (Food Texture Analyzer), hay còn gọi là máy phân tích kết cấu thực phẩm, là một công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm và nghiên cứu khoa học để định lượng các đặc tính vật lý của thực phẩm mà chúng ta cảm nhận được bằng miệng (mouthfeel) hoặc khi chạm vào. Nó cung cấp một cách khách quan để đánh giá các thuộc tính như độ cứng, độ giòn, độ dai, độ dính, độ đàn hồi, độ nén, độ bám dính, v.v., thay vì dựa vào cảm quan chủ quan của con người.

Food texture analyzer

Nguyên lý hoạt động

Máy đo cấu trúc thực phẩm thường hoạt động bằng cách tác dụng một lực có kiểm soát (nén, kéo, cắt, xuyên thủng, uốn cong, v.v.) lên mẫu thực phẩm thông qua một đầu dò (probe) hoặc phụ kiện chuyên dụng. Cảm biến lực gắn trên đầu dò sẽ ghi lại phản ứng lực của mẫu theo thời gian hoặc khoảng cách biến dạng. Dữ liệu này được thu thập và trình bày dưới dạng biểu đồ lực-thời gian hoặc lực-khoảng cách, từ đó phần mềm sẽ tính toán các thông số về cấu trúc.

Quá trình này mô phỏng các hoạt động mà chúng ta thực hiện khi ăn thực phẩm, ví dụ như cắn, nhai, cắt, hoặc bóp.

Các thông số cấu trúc thường được đo

Tùy thuộc vào loại thử nghiệm và phụ kiện, máy có thể đo lường nhiều đặc tính khác nhau:

• Độ cứng (Hardness/Firmness): Lực tối đa cần thiết để biến dạng mẫu một lượng nhất định (ví dụ: cắn một miếng táo).
• Độ giòn (Brittleness/Fracturability): Lực mà tại đó mẫu bị vỡ hoặc gãy đột ngột.
• Độ dai (Chewiness/Gumminess): Năng lượng cần thiết để làm biến dạng bán rắn đến trạng thái sẵn sàng nuốt (thường là sự kết hợp của độ cứng, độ cố kết và độ đàn hồi).
• Độ đàn hồi (Springiness/Elasticity): Khả năng của mẫu trở lại hình dạng ban đầu sau khi biến dạng.
• Độ cố kết (Cohesiveness): Mức độ mà một mẫu có thể bị biến dạng trước khi nó bị vỡ (ví dụ: độ bền của một miếng bánh).
• Độ bám dính (Adhesiveness): Lực cần thiết để tách mẫu khỏi bề mặt tiếp xúc (ví dụ: kẹo dẻo dính vào răng).
• Độ dính (Stickiness/Tackiness): Lực cần thiết để tách hai bề mặt dính vào nhau.
• Độ lan truyền (Spreadability): Khả năng của một chất lỏng hoặc bán rắn lan ra trên một bề mặt (ví dụ: bơ, phô mai).
• Độ đùn ép (Extrudability): Lực cần thiết để ép một mẫu ra khỏi một lỗ hoặc ống.

Các loại máy kiểm tra cấu trúc thực phẩm phổ biến

Trên thị trường có nhiều hãng sản xuất thiết bị đo cấu trúc thực phẩm, với các model và phụ kiện đa dạng để phù hợp với từng ứng dụng cụ thể:

1. Máy phân tích cấu trúc đa năng (Texture Analyzer):

   

   Brookfield CTX Texture Analyzer

   • Đây là loại phổ biến nhất và linh hoạt nhất. Chúng bao gồm một khung tải (load frame), một cảm biến lực (load cell) và một đầu dò di chuyển lên xuống. Người dùng có thể gắn nhiều loại đầu dò và phụ kiện khác nhau (như lưỡi cắt, đầu nén hình trụ, hình nón, bộ giữ mẫu đặc biệt) để thực hiện các thử nghiệm nén, kéo, cắt, xuyên thủng, uốn cong.
   • Ứng dụng: Rất đa dạng, từ bánh mì, thịt, cá, trái cây, rau củ, gel, phô mai, sữa chua, đến kẹo, bánh quy, v.v.
   • Hãng tiêu biểu:
     • Brookfield / AMETEK Brookfield (Mỹ): Các dòng CT3, CTX là rất phổ biến, nổi tiếng về độ bền và độ tin cậy.
     • Stable Micro Systems (Anh): Dòng TA.XTplusC, TA.HDplusC được đánh giá cao về độ chính xác và khả năng tùy biến.
     • Mecmesin / Food Technology Corporation (Mỹ/Anh): Dòng TMS-PRO, TMS-Pilot.
     • Perten Instruments (Thụy Điển): Dòng TVT (Texture Vision Analyzer).
     • Lamy Rheology (Pháp): Dòng TX-700.

2. Thiết bị chuyên biệt hơn:

   • Một số hãng hoặc thiết bị được thiết kế chuyên biệt cho một loại mẫu hoặc thử nghiệm cụ thể, ví dụ:
     • Máy đo độ cứng hạt/viên (Tablet Hardness Testers): Thường dùng trong dược phẩm nhưng cũng có thể áp dụng cho hạt thực phẩm.
     • Thiết bị đo độ đàn hồi của bột/mì (Dough Rheometers/Mixers): Như Farinograph, Extensograph, được dùng để đánh giá tính chất làm bánh của bột mì.
     • Máy đo độ dai/độ dẻo của kẹo/gel (Gel Strength Testers/Bloom Tester): Dùng để xác định chỉ số Bloom của gelatin.

Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Thiết bị đo cấu trúc thực phẩm đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong toàn bộ chuỗi giá trị của ngành thực phẩm:

• Nghiên cứu và Phát triển (R&D):

  • Phát triển sản phẩm mới với kết cấu mong muốn.
  • Tối ưu hóa công thức, thay thế nguyên liệu (ví dụ: giảm chất béo, đường) mà vẫn giữ được cảm quan.
  • Hiểu rõ mối quan hệ giữa công thức, quy trình chế biến và các đặc tính cấu trúc.
  • Nghiên cứu ảnh hưởng của bao bì, điều kiện bảo quản lên kết cấu sản phẩm.

• Kiểm soát chất lượng (QC):

  • Đảm bảo chất lượng sản phẩm nhất quán giữa các lô sản xuất, các nhà máy khác nhau.
  • Kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào.
  • Đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và yêu cầu của người tiêu dùng.
  • Phát hiện sớm các vấn đề về kết cấu trong quá trình sản xuất.

• Tối ưu hóa quy trình sản xuất:

  • Đánh giá tác động của các thông số quy trình (nhiệt độ, thời gian, áp suất, tốc độ trộn) đến kết cấu cuối cùng của sản phẩm.
  • Ví dụ: kiểm soát độ đặc của sốt cà chua, độ giòn của bánh quy, độ dai của thịt chế biến.

• Phân tích và giải quyết vấn đề:

  • Xác định nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề về kết cấu (ví dụ: bánh bị mềm, kẹo bị dính, thịt bị bở).

Tóm lại, thiết bị đo cấu trúc thực phẩm là công cụ không thể thiếu để các nhà sản xuất thực phẩm kiểm soát chất lượng, đổi mới sản phẩm và đáp ứng kỳ vọng ngày càng cao của người tiêu dùng về cảm quan và trải nghiệm ăn uống.