Теоретические сведения. Пенетрациейназывается метод исследования структурно-механических свойств полутвердых и твердых продуктов путем определения сопротивления продуктов

Пенетрацией называется метод исследования структурно-механических свойств полутвердых и твердых продуктов путем определения сопротивления продуктов проникновению в них инденторов (конус, шар, игла, цилиндр) со строго определенными размерами, массой и материалом при точно определенной температуре и за определенное время.

Различают собственно пенетрацию, когда глубина погружения наконечника не превышает его высоты, и зондирование, если глубина погружения превышает его высоту.

Исследование может проводиться с постоянным усилием пенетрации (при этом определяется глубина погружения, так называемое, число пенетрации - ЧП); с постоянной скоростью погружения (регистрируется усилие в зависимости от глубины погружения); с постоянной глубиной погружения (измеряется усилие).

Результаты пенетрационных испытаний являются объективными характеристиками, отражающими сопротивление материала смятию и сдвигу. При исследовании пищевых материалов (особенно при технологических испытаниях) широко применяется собственно пенетрация. Пенетрационный метод испытаний как наиболее простой и легко воспроизводимый широко используется в лабораторной практике для сравнительной оценки (часто в условных единицах) реологических свойств пищевых масс при введении в них различных добавок (улучшителей качества или ускорителей того или иного технологического процесса), а также для изучения влияния какого-либо параметра технологического процесса (температуры, влажности, времени замеса и т. п.) на изменение консистенции продуктов.

Основной величиной, получаемой при пенетрационных испытаниях, является предельное напряжение сдвига, величина которого может быть определена по формуле П. А. Ребиндера

(1.1)

где Р — усилие пенетрации, Н;

h — глубина погружения конуса, м;

— константа кону­са, зависящая только от угла при вершине:

(1.2)

Для наиболее распространенных конусов равно:

α, град
	2, 07	0, 959	0, 416	0, 214	0, 083

Предельное напряжение сдвига, как одна из важных реологических харак­теристик материала, служащих для оценки прочности его структуры, определяется при помощи конического пластометра (рис.1). Схема прибора предложена П. А. Ребиндером и Н. А. Семененко. Методика пенетрационных испытаний подробно описана в литературе.

 

 

 

Рисунок 1 – Конический пластометр КП – 3

Метод измерения заключается в следующем. Исследуемый образец продукта помещается в сосуд 1 на подъемный столик, вершина индентора (конуса) 2 приводится в соприкосновение с поверхностью образца. Конус нагружается гирями 4, и с помощью индикатора 3 определяется величина погружения конуса до полной его остановки.

Существуют и другие приборы для оценки пенетрации: прибор КЗТ-3, автоматические и полуавтоматические пенетрометры, приспособленные для характеристики определённых пищевых продуктов (мясных, рыбных, молочных и хлебных изделий). В настоящее время для характеристики структурно-механических свойств мясо- и рыбопродуктов широко используется ручной малогабаритный пенетрометр ППМ-4, измеряющий глубину погружения индентора в исследуемый образец при заданном усилии.

Реологические методы исследований рекомендуется использовать как для характеристики структурно-механических свойств рыбы и рыбопродуктов, так и для контроля технологического процесса выпуска продукции. Например, для контроля процесса изготовления и хранения консервов. В процессе консервирования наблюдается постепенное уменьшение значений ЧП, что свидетельствует об уплотнении тканей, которое зависит от особенностей гистологического строения мышечной ткани и её химического состава. При длительном хранении происходит старение консервов, характеризующееся ослаблением консистенции рыбы и, соответственно, увеличением ЧП.