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食品嫩度檢測儀(也稱肉品剪切力儀、肉嫩度儀)是一種基于沃?布剪切力法(Warner-Bratzler Shear Force Method)專門用于量化評估肉類及肉制品嫩度特性的專用食品物性分析設備。嫩度是評價肉品食用品質的核心指標之一,指肉在咀嚼時對剪切、撕裂作用的抵抗能力,直接影響消費者對肉類的接受程度與購買意愿。
食品嫩度檢測儀(也稱肉品剪切力儀、肉嫩度儀)是一種基于沃?布剪切力法(Warner-Bratzler Shear Force Method)專門用于量化評估肉類及肉制品嫩度特性的專用食品物性分析設備。嫩度是評價肉品食用品質的核心指標之一,指肉在咀嚼時對剪切、撕裂作用的抵抗能力,直接影響消費者對肉類的接受程度與購買意愿。
該儀器采用標準沃?布(Warner-Bratzler)剪切刀以恒定速度切斷肌肉纖維,通過高精度力值傳感器實時記錄切割過程中的力值變化,并自動捕捉切割過程中的最大力值(峰值剪切力),將該數(shù)值作為肉樣嫩度的量化指標。剪切力值與肉的嫩度呈負相關:剪切力值越小,表明肉的嫩度越高。食品嫩度檢測儀依據(jù)NY/T 1180-2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》等農業(yè)行業(yè)標準設計,廣泛應用于肉類加工企業(yè)、肉牛養(yǎng)殖與育種單位、質量監(jiān)督部門、商品檢驗機構、高等院校及科研院所等,為肉品質量分析、加工工藝優(yōu)化以及家畜育種工作提供直接且可靠的數(shù)據(jù)支持。
食品嫩度檢測儀主要適用于以下類型的樣品及檢測場景:
畜禽肉:適用于豬肉、牛肉、羊肉、雞肉、鴨肉等畜禽肉的嫩度測定,包括不同部位(如背最長肌、腰大肌、腿肌等)的鮮肉、排酸肉、冷凍肉解凍后的樣品。
加工肉制品:適用于火腿、香腸、培根、肉干等加工肉制品的嫩度及質構特性評估。
其他食品:通過更換不同夾具,可擴展應用于魚糜凝膠強度、果蔬硬度、面制品嫩度等其他食品物性學分析。
科研與育種:在畜禽育種中,嫩度是評價肉用動物生產(chǎn)性能的重要指標,該儀器為育種篩選提供量化依據(jù)。
適用行業(yè):肉類加工企業(yè)、食品生產(chǎn)企業(yè)、質檢機構、海關檢驗檢疫部門、科研院所及高校食品科學實驗室。
食品嫩度檢測儀基于沃?布剪切力測試原理進行設計。嫩度是指肉在切割時所需的剪切力,即測試儀器的刀具切斷被測肉樣時所用的力。從力學角度看,剪切是物體受到兩個大小相等、方向相反但作用線緊貼的力,使物體受力處的兩個截面產(chǎn)生相對錯動,當力值達到一定程度時,物體即被切斷。
測試過程中,按規(guī)定尺寸制備的標準化肉樣置于儀器的砧床上,專用沃?布剪切刀在驅動系統(tǒng)帶動下以恒定速度(標準剪切速度為1?mm/s)垂直向下運動,沿垂直于肌纖維的方向切割肉樣。刀具在切斷肌肉纖維的過程中,高精度力值傳感器實時記錄力值變化,系統(tǒng)自動捕捉并記錄切割過程中的最大力值(峰值剪切力),將該值作為肉樣的嫩度值。嫩度值以牛頓(N)表示,剪切力越小,肉的嫩度越高。
食品嫩度檢測儀的設計、制造和使用嚴格遵循以下農業(yè)行業(yè)標準:
NY/T 1180-2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》:中華人民共和國農業(yè)行業(yè)標準,于2006年7月10日發(fā)布,2006年10月1日正式實施。該標準規(guī)定了肉嫩度剪切力測定的術語和定義、原理、儀器與設備、試樣制備、測定步驟、結果計算與表述等要求。其中對沃?布剪切刀的具體尺寸做出嚴格規(guī)定:刀具厚度為3.0?mm±0.2?mm,刃口內角度為60°,內三角切口高度≥35?mm,砧床口寬為4.0?mm±0.2?mm。該標準是肉嫩度測試的核心依據(jù)。
NY/T 2793-2015《肉的食用品質客觀評價方法》:農業(yè)行業(yè)標準,規(guī)定了肉的食用品質指標的術語和定義、客觀評價方法,適用于生鮮豬肉、牛肉、羊肉和雞肉食用品質指標的客觀評價。該標準明確將剪切力定義為“指測試儀器的刀具切斷被測肉樣時所用的力,反映肉的嫩度”,并注明通常采用Warner-Bratzler剪切法。
NY/T 2660-2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術規(guī)范》:農業(yè)行業(yè)標準,規(guī)定了肉牛主要生產(chǎn)性能測定的性狀與方法,適用于肉牛生產(chǎn)與經(jīng)營中的性能測定,將肉色、脂肪顏色、大理石花紋、剪切力值、肌肉脂肪含量、pH、滴水損失等列為胴體性狀的測定指標。
食品嫩度檢測儀普遍具備以下技術特征:
高精度測控系統(tǒng):采用PLC(可編程邏輯控制器)工業(yè)控制系統(tǒng),配合精密滾珠絲桿和步進電機,確保施力過程的穩(wěn)定性和測試結果的準確性。量程為200?N(其他量程可選),力值分辨率達0.01?N,精度為±0.5%,位移精度為0.1?mm。
靈活速度調節(jié):測試速度在1?300?mm/min范圍內無級調速,可根據(jù)不同樣品特性選擇適宜的測試速度。標準剪切速度為1?mm/s(即60?mm/min)。
專用沃?布剪切刀具:配備符合NY/T 1180標準的專用沃?布剪切刀,刀具厚度為3.0?mm±0.2?mm,刃口內角度為60°,內三角切口高度≥35?mm。砧床口寬為4.0?mm±0.2?mm,確保測試的規(guī)范性和結果的可比性。
智能化操作平臺:配備7英寸HMI人機界面觸摸屏,操作直觀、簡單。可方便設置測試速度、樣品信息等參數(shù),并實時顯示力?位移曲線。
自動進樣功能(可選):可選配自動進樣測試裝置,一次性測量多個樣品,提高批量測試效率。
數(shù)據(jù)輸出功能:內置點陣式微型打印機,方便記錄測試結果??蛇x配計算機軟件,進行數(shù)據(jù)存儲、分析和報告生成。
安全保護機制:配置限位和過載保護裝置,確保測試過程安全穩(wěn)定。
自動回位功能:測試結束后,刀具可按自設速度自動回位,提升批量測試效率。
食品嫩度檢測儀的典型技術參數(shù)如下:
量程:200?N(其他可選)
精度:±0.5%
分辨率:0.01?N
測試速度:1~300?mm/min(無級可調)
位移精度:0.1?mm
刀具厚度:3.0?mm±0.2?mm
刃口內角度:60°
內三角切口高度:≥35?mm
砧床口寬:4.0?mm±0.2?mm
控制系統(tǒng):PLC工業(yè)控制系統(tǒng)
顯示系統(tǒng):7英寸HMI人機界面觸摸屏
數(shù)據(jù)輸出:內置點陣式微型打印機
安全保護:限位保護、過載保護
依據(jù)NY/T 1180-2006標準規(guī)定,食品嫩度檢測儀的使用應遵循標準化操作流程:
1. 樣品制備
取肉樣(通常為背最長肌),剔除表面脂肪和結締組織。將肉樣切成厚度約為2.54?cm的肉塊,放入密封袋中排氣密封。將密封肉樣置于功率不低于1500?W的恒溫水浴鍋中加熱,用熱電偶測溫儀監(jiān)測肉樣中心溫度,加熱至中心溫度達到70?℃時取出,冷卻至中心溫度為0?℃~4?℃。
使用直徑1.27?cm的圓形鉆孔取樣器,沿與肌纖維平行的方向鉆切肉樣,孔樣長度不少于2.5?cm。取樣位置應距離樣品邊緣不少于5?mm,兩個取樣的邊緣間距不少于5?mm,剔除有明顯缺陷的孔樣。每個肉樣至少制備3個測試樣塊,取樣后應立即測定。
2. 測試前準備
檢查檢測儀水平,確認刀具及砧床清潔無損傷。開啟電源預熱。在觸摸屏上設置測試速度(標準規(guī)定為1?mm/s,即60?mm/min),設置測試行程等參數(shù)。
3. 儀器校準
使用經(jīng)計量溯源的標準砝碼對力值傳感器進行校準,確保力值測量精度。測定儀器的準確度應使用國家法定計量單位認可的標準砝碼測試,測量值與檢測標準砝碼的準確值的誤差范圍應在±0.1%以內,儀器精度應≤0.02%。
4. 試樣安裝
將制備好的肉樣水平放置在砧床上,使肌纖維方向與刀具切割方向垂直。肉樣應居中放置,避免偏斜。刀具空載運行所受到的剪切力應≤0.147?N。
5. 執(zhí)行測試
啟動測試程序,沃?布剪切刀以設定速度垂直向下運動,沿垂直于肌纖維方向切割肉樣。儀器實時記錄力?位移曲線,自動捕捉并記錄切割過程中的最大力值(峰值剪切力),將該峰值力值作為肉樣的嫩度值。
6. 結果記錄與計算
記錄每個試樣的峰值剪切力值,取至少3個樣塊測定結果的平均值作為該肉樣的嫩度值。嫩度值計算時應減去空載運行最大剪切力。剪切力以牛頓(N)表示,結果保留至小數(shù)點后兩位。同一肉樣有效肉樣數(shù)據(jù)的測量值允許的相對偏差值應≤15%。
7. 數(shù)據(jù)判定
將實測嫩度值與產(chǎn)品標準或企業(yè)內部標準進行比較,判定肉品嫩度等級。嫩度值越小表示肉的嫩度越好。
8. 測試結束
刀具自動回位,取下樣品,清理測試區(qū)域。
日常清潔:每次測試后,用軟布或刷子清潔刀具、砧床及測試臺面,去除殘留的肉屑或油脂。禁止使用腐蝕性清潔劑。
刀具檢查:定期檢查沃?布剪切刀刃口有無磨損、變形或缺損,確保刀具尺寸符合標準要求(厚度3.0?mm±0.2?mm)。如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴重,應及時更換。
運動部件保養(yǎng):定期檢查絲桿、導軌等運動部件,保持清潔并按需添加專用潤滑脂。
傳感器保護:避免超量程使用,嚴禁對力值傳感器施加沖擊載荷。
砧床檢查:定期檢查砧床口寬(標準為4.0?mm±0.2?mm),如因磨損導致口寬變化,應及時更換砧床。
環(huán)境管理:檢測儀應置于清潔、干燥、無振動的環(huán)境中,避免陽光直射和溫度劇烈波動。建議環(huán)境溫度控制在10?30?℃,相對濕度≤80%。
定期校準:食品嫩度檢測儀的準確性對于測量結果至關重要,通常需要定期進行校準。建議每年進行一次全面校準,由具備資質的計量機構執(zhí)行。使用中如對測量結果產(chǎn)生疑問,應及時進行校準驗證。儀器的精度會隨著使用時間的增加而降低,應特別注意校準維護。
校準方法:
力值校準:使用經(jīng)計量溯源的標準砝碼,對力值傳感器進行多點校準(通常覆蓋測量范圍0?200?N)。測定儀器的測定值與檢測標準砝碼的準確值的誤差范圍應在±0.1%以內,儀器精度應≤0.02%。測定儀器應具有校準能力。
速度校準:使用秒表和位移測量工具,測量刀具在一定時間內的實際移動距離,計算實際速度,確保其與設定值(標準要求1?mm/s)誤差在允許范圍內。
位移精度校準:使用標準量塊對位移測量系統(tǒng)進行校準。
刀具尺寸校準:使用游標卡尺定期檢查刀具厚度、刃口角度等幾何尺寸,確保符合NY/T 1180標準要求。
校準周期:
建議周期為12個月,由具備資質的計量機構執(zhí)行。
期間核查:建議每月使用標準砝碼進行力值快速核查,確保檢測儀持續(xù)處于正常工作狀態(tài)。
特殊情形:檢測儀經(jīng)過維修、更換刀具、搬運或對測試結果產(chǎn)生疑問時,應及時進行校準。
故障一:測試結果重復性差。
排除:檢查樣品制備是否標準化(尺寸、加熱溫度、冷卻條件等);確認肉樣放置方向是否一致(肌纖維方向與切割方向垂直);檢查刀具是否磨損;檢查檢測儀是否在校準有效期內;確保同一肉樣測量值的相對偏差≤15%。
故障二:力值顯示異?;驗榱?。
排除:檢查力值傳感器連接線是否松動;確認測試前是否執(zhí)行了清零操作;檢查是否超量程使用導致傳感器損壞。
故障三:刀具運動卡頓或異響。
排除:立即停止使用。檢查絲桿和導軌是否有異物或缺乏潤滑,進行清潔和潤滑。如問題依舊,可能涉及機械部件磨損,需聯(lián)系專業(yè)維修。
故障四:刀具無法切斷肉樣。
排除:檢查刀具是否鋒利,有無缺口或磨損;檢查設定的行程是否足夠;檢查砧床口寬是否因磨損而變大;確認剪切速度設置是否符合標準要求。
故障五:檢測儀無法啟動或觸摸屏無響應。
排除:檢查電源連接。嘗試重啟檢測儀。若觸摸屏失靈,可能是內部連接問題或屏幕故障,需聯(lián)系廠家技術支持。
故障六:微型打印機不工作。
排除:檢查打印機連接線;檢查打印紙是否用盡或卡紙;重啟檢測儀和打印機。
重要提示:以上內容基于通用技術規(guī)范和行業(yè)標準。在實際應用中,應嚴格遵守NY/T 1180-2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》、NY/T 2793-2015《肉的食用品質客觀評價方法》、NY/T 2660-2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術規(guī)范》 等相關標準的最新版本規(guī)定,并建立相應的標準操作規(guī)程。樣品制備的加熱溫度和時間是影響嫩度測定結果的關鍵因素,應嚴格按照標準要求執(zhí)行。沃?布剪切刀的幾何尺寸直接影響測試結果,應定期檢查確認符合標準要求。所有測試儀器需處于有效的校準狀態(tài),并由經(jīng)過培訓的人員操作。測試結果的判定需嚴格依據(jù)產(chǎn)品對應的質量標準或企業(yè)內部標準。
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