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模擬咀嚼力嫩度檢測儀(亦稱肉品剪切力測定儀、肌肉嫩度儀或沃?布剪切力測定儀),是一種基于沃?布(Warner?Bratzler)剪切力測定原理設(shè)計,專門用于量化評估肉品及各類食品嫩度特性的專用檢測設(shè)備。嫩度是評價肉品食用品質(zhì)的核心指標(biāo)之一,指肉在咀嚼時對剪切、撕裂作用的抵抗能力,直接關(guān)系到消費者對肉類的接受程度與購買意愿。
模擬咀嚼力嫩度檢測儀(亦稱肉品剪切力測定儀、肌肉嫩度儀或沃?布剪切力測定儀),是一種基于沃?布(Warner?Bratzler)剪切力測定原理設(shè)計,專門用于量化評估肉品及各類食品嫩度特性的專用檢測設(shè)備。嫩度是評價肉品食用品質(zhì)的核心指標(biāo)之一,指肉在咀嚼時對剪切、撕裂作用的抵抗能力,直接關(guān)系到消費者對肉類的接受程度與購買意愿。
該儀器模擬人的牙齒對肌肉及各類食品的咀嚼作用,采用符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的沃?布剪切刀,以恒定速度切斷肌肉纖維或食品組織,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(biāo)。嫩度值以牛頓(N)表示,剪切力值與肉的嫩度呈負(fù)相關(guān),剪切力值越小表明肉的嫩度越高。
該檢測儀依據(jù)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(zhì)客觀評價方法》和NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術(shù)規(guī)范》等農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,廣泛應(yīng)用于肉牛養(yǎng)殖與育種單位、肉類加工企業(yè)、質(zhì)量監(jiān)督部門、商品檢驗機(jī)構(gòu)、高等院校及科研院所,為肉品質(zhì)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。
模擬咀嚼力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。優(yōu)質(zhì)牛肉的峰值力通常在20 N到60 N之間。
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(zhì)構(gòu)特性評估。
其他食品:可擴(kuò)展應(yīng)用于果蔬、面制品等食品的嫩度、硬度等物性參數(shù)測定。
科研與育種:在家畜育種中,嫩度是評價肉用動物生產(chǎn)性能的重要指標(biāo),該儀器為育種篩選和遺傳評估提供量化依據(jù)。
適用行業(yè):肉類加工企業(yè)、食品生產(chǎn)企業(yè)、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、海關(guān)檢驗檢疫部門、科研院所及高校食品科學(xué)實驗室。
該檢測儀基于沃?布剪切力測試原理進(jìn)行設(shè)計。沃?布剪切力法(Warner?Bratzler Shear Force,WBSF)是利用物料剪切的原理來評價肌肉嫩度,在一定范圍內(nèi)剪切力與嫩度呈負(fù)相關(guān),因此可通過測定剪切過程中的最大剪切力來量化嫩度。
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。測試過程中,按規(guī)定尺寸制備的標(biāo)準(zhǔn)化肉樣(使用直徑1.27 cm的圓形鉆孔取樣器制備肉柱,孔樣長度不少于2.5 cm)置于儀器的砧床上,專用沃?布剪切刀在驅(qū)動系統(tǒng)帶動下以恒定速度(標(biāo)準(zhǔn)剪切速度為1 mm/s,即60 mm/min)垂直向下運(yùn)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。
嫩度是評價肉制品食用物理特性的重要指標(biāo),其反映了肉中各種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性、肌肉中脂肪的分布狀態(tài)及肌纖維中脂肪數(shù)量等。
該檢測儀的設(shè)計、制造和使用嚴(yán)格遵循以下農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
NY/T 1180?2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》:中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),由農(nóng)業(yè)部于2006年7月10日發(fā)布,2006年10月1日正式實施。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了肉嫩度剪切力測定的術(shù)語和定義、原理、儀器與設(shè)備、試樣制備、測定步驟、結(jié)果計算與表述等要求。其中對沃?布剪切刀的具體尺寸做出了嚴(yán)格規(guī)定:刀具厚度為3.0 mm ± 0.2 mm,刃口內(nèi)角度為60°,內(nèi)三角切口高度≥35 mm,砧床口寬為4.0 mm ± 0.2 mm。該標(biāo)準(zhǔn)是肉嫩度測試的核心依據(jù)。
NY/T 2793?2015《肉的食用品質(zhì)客觀評價方法》:農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),于2015年5月21日發(fā)布,2015年8月1日正式實施。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了肉的食用品質(zhì)指標(biāo)的術(shù)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(zhì)指標(biāo)的客觀評價。該標(biāo)準(zhǔn)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(shù)規(guī)范》:農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),于2014年10月17日發(fā)布,2015年1月1日實施。該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)。
模擬咀嚼力嫩度檢測儀普遍具備以下技術(shù)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)或高性能芯片控制,配合精密滾珠絲桿和步進(jìn)電機(jī),確保施力過程的穩(wěn)定性和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。量程為0~250 N,力值分辨率達(dá)0.01 N,示值準(zhǔn)確度<±1%,位移精度為0.1 mm。
專用沃?布剪切刀具:配備符合NY/T 1180標(biāo)準(zhǔn)的專用沃?布剪切刀,刀具厚度為3.0 mm ± 0.2 mm,刃口內(nèi)角度為60°,內(nèi)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(jié)果的可比性。
圓形鉆孔取樣器:配套供應(yīng)直徑1.27 cm的圓形鉆孔取樣器,用于從熟制肉樣中鉆取標(biāo)準(zhǔn)化肉柱。沿肌纖維方向取樣,孔樣長度不少于2.5 cm。取樣位置應(yīng)距離樣品邊緣不少于5 mm。
智能化操作平臺:配備大觸摸屏(7英寸或9英寸)中文顯示界面,實時顯示力?位移過程曲線,菜單顯示,操作直觀。全自動完成測試,具有測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理功能。
靈活速度調(diào)節(jié):測試速度在1?300 mm/min范圍內(nèi)無級調(diào)速,可根據(jù)不同樣品特性選擇適宜的測試速度。標(biāo)準(zhǔn)剪切速度為1 mm/s(60 mm/min)。
數(shù)據(jù)輸出功能:內(nèi)置點陣式微型打印機(jī),方便記錄測試結(jié)果。用戶可根據(jù)需要在單位N與kg之間自由切換。配備RS232接口,便于與電腦的外部連接和數(shù)據(jù)傳輸。
安全保護(hù)機(jī)制:配置上、下限位自動限位功能,過載自動報警和斷電保護(hù)裝置,電磁感應(yīng)法限位原理,精準(zhǔn)靈敏,確保測試過程安全可靠。
自動回位功能:測試結(jié)束后,刀具可按自設(shè)速度自動回位,提升批量測試效率。
該檢測儀的典型技術(shù)參數(shù)如下:
量程:0~250 N(或0~25 kgf)
分辨力:0.01 N
示值準(zhǔn)確度:<±1%
測試速度:1~300 mm/min(無級可調(diào)),標(biāo)準(zhǔn)剪切速度1 mm/s(0?1.3 mm/s可調(diào))
位移精度:0.1 mm
剪切速度:1 mm/s
刀具厚度:3.0 mm ± 0.2 mm
刃口內(nèi)角度:60°
內(nèi)三角切口高度:≥35 mm
砧床口寬:4.0 mm ± 0.2 mm
圓形鉆孔取樣器直徑:12.7 mm
儀器精度:≤0.02%
力量感應(yīng)元作用力感應(yīng)值:≤0.0098 N
空載運(yùn)行最大剪切力:≤0.147 N
電源:AC 220 V 50 Hz
顯示系統(tǒng):7英寸或9英寸觸摸屏
數(shù)據(jù)輸出:內(nèi)置點陣式微型打印機(jī)、RS232接口
依據(jù)NY/T 1180?2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,模擬咀嚼力嫩度檢測儀的使用應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化操作流程:
1. 樣品制備
取肉樣(通常為背最長?。蕹砻嬷竞徒Y(jié)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(dá)到70℃時取出,冷卻至中心溫度為0℃~4℃。
使用配套的直徑1.27 cm圓形鉆孔取樣器,沿與肌纖維平行的方向鉆切肉樣。取樣時,將取樣器垂直壓入肌肉塊,旋轉(zhuǎn)取出后推出肉柱??讟娱L度不少于2.5 cm。取樣位置應(yīng)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(yīng)立即測定。
2. 測試前準(zhǔn)備
檢查儀器水平,確認(rèn)刀具及砧床清潔無損傷。開啟電源預(yù)熱。在觸摸屏上設(shè)置測試速度(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1 mm/s,即60 mm/min),設(shè)置測試行程等參數(shù)。
3. 儀器校準(zhǔn)
使用經(jīng)計量溯源的標(biāo)準(zhǔn)砝碼對力值傳感器進(jìn)行校準(zhǔn),確保力值測量精度。測定儀器的準(zhǔn)確度應(yīng)使用國家法定計量單位認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)砝碼測試,測量值與檢測標(biāo)準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)確值的誤差范圍應(yīng)在±0.1%以內(nèi),儀器精度應(yīng)≤0.02%。
4. 試樣安裝
將制備好的肉樣水平放置在砧床上,確保肌纖維方向與刀具切割方向垂直——即肉柱中的肌纖維方向應(yīng)與刀口走向垂直放置。將處理好的肉柱置于儀器的刀槽上,使肉柱居中放置,避免偏斜。刀具空載運(yùn)行所受到的剪切力應(yīng)符合設(shè)備精度要求(≤0.147 N)。
5. 執(zhí)行測試
啟動測試程序,剪切刀以設(shè)定速度垂直向下運(yùn)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),將該值作為肉樣的嫩度值。
6. 結(jié)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(jié)果的平均值作為該肉樣的嫩度值。嫩度值計算時應(yīng)減去空載運(yùn)行最大剪切力。嫩度值計算公式為:X = (X? + X? + ... + X?)/n - X?,其中X為肉的嫩度值(N),X?、X?...X?為有效重復(fù)孔樣的剪切力值(N),X?為空載運(yùn)行的剪切力(N),n為有效孔樣的數(shù)量。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(yīng)≤15%。
7. 數(shù)據(jù)判定
將實測嫩度值與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,判定肉品嫩度等級。優(yōu)質(zhì)牛肉的峰值力通常在20 N到60 N之間。嫩度值越小表示肉的嫩度越好。
8. 測試結(jié)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。該設(shè)備不具備防水功能,禁止在潮濕或漏雨的場所使用。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(biāo)準(zhǔn)要求(厚度3.0 mm ± 0.2 mm)。刀具、砧床均采用不銹鋼材質(zhì),耐用不生銹。建議每2000次測試更換或磨削刀具。如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重,應(yīng)及時更換。
運(yùn)動部件保養(yǎng):定期檢查絲桿、導(dǎo)軌等運(yùn)動部件,保持清潔并按需添加專用潤滑脂,確保傳動系統(tǒng)順暢運(yùn)行。
傳感器保護(hù):避免超量程使用,嚴(yán)禁對力值傳感器施加沖擊載荷。儀器長期不使用時應(yīng)斷開電源。
砧床檢查:定期檢查砧床口寬(標(biāo)準(zhǔn)為4.0 mm ± 0.2 mm),如因長期使用磨損導(dǎo)致口寬變化,應(yīng)及時更換砧床,以免影響測試準(zhǔn)確性。
取樣器維護(hù):圓形鉆孔取樣器每次使用后應(yīng)清洗干凈并擦干,防止生銹。定期檢查刃口是否鋒利,如變鈍應(yīng)及時修磨或更換。
環(huán)境管理:儀器應(yīng)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。測試環(huán)境溫度應(yīng)穩(wěn)定在15?25℃,避免溫度波動影響肉樣物性。建議環(huán)境溫度控制在10?30℃,相對濕度≤80%。
定期校準(zhǔn):儀器精度會隨著使用時間的增加而降低,建議每年進(jìn)行一次全面校準(zhǔn),由具備資質(zhì)的計量機(jī)構(gòu)執(zhí)行。使用中如對測量結(jié)果產(chǎn)生疑問,應(yīng)及時進(jìn)行校準(zhǔn)驗證。校準(zhǔn)應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行,并保留校準(zhǔn)記錄。
1. 校準(zhǔn)方法
力值校準(zhǔn):使用經(jīng)計量溯源的標(biāo)準(zhǔn)砝碼,對力值傳感器進(jìn)行多點校準(zhǔn)(通常覆蓋測量范圍0?250 N)。在傳感器上依次掛上計量過的掛鉤與砝碼,通過儀器校準(zhǔn)程序調(diào)整顯示值,使其與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量值一致。測定儀器的測定值與檢測標(biāo)準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)確值的誤差范圍應(yīng)在±0.1%以內(nèi),儀器精度應(yīng)≤0.02%。力量感應(yīng)元的作用力感應(yīng)值應(yīng)≤0.0098 N。
零點校準(zhǔn):確保傳感器處于空載狀態(tài)下(未接觸任何物體),執(zhí)行零點校準(zhǔn)操作,設(shè)備自動完成零點標(biāo)定。
速度校準(zhǔn):使用秒表和位移測量工具,測量刀具在一定時間內(nèi)的實際移動距離,計算實際速度,確保其與設(shè)定值(標(biāo)準(zhǔn)要求1 mm/s)誤差在允許范圍內(nèi)。
位移精度校準(zhǔn):使用標(biāo)準(zhǔn)量塊對位移測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。
刀具尺寸校準(zhǔn):使用游標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)要求。
空載校準(zhǔn):在無樣品狀態(tài)下運(yùn)行儀器,測量空載運(yùn)行所受到的最大剪切力,應(yīng)≤0.147 N。
2. 校準(zhǔn)周期
建議周期為12個月,由具備資質(zhì)的計量機(jī)構(gòu)執(zhí)行全面校準(zhǔn)。如檢定周期為一年,校準(zhǔn)間隔不建議超過一年半,且中間需進(jìn)行期間核查,保留相關(guān)記錄。
期間核查:建議每月使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行力值快速核查,確保儀器持續(xù)處于正常工作狀態(tài)。每日使用前應(yīng)進(jìn)行空載校準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)砝碼驗證。
特殊情形:儀器經(jīng)過維修、更換刀具、搬運(yùn)或?qū)y試結(jié)果產(chǎn)生疑問時,應(yīng)及時進(jìn)行校準(zhǔn)。
故障一:測試結(jié)果重復(fù)性差。
排除:檢查樣品制備是否標(biāo)準(zhǔn)化(尺寸、加熱溫度、冷卻條件等);確認(rèn)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;檢查儀器是否在校準(zhǔn)有效期內(nèi);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(rèn)測試前是否執(zhí)行了清零操作;檢查是否超量程使用導(dǎo)致傳感器損壞。
故障三:刀具運(yùn)動卡頓或異響。
排除:立即停止使用。檢查絲桿和導(dǎo)軌是否有異物或缺乏潤滑,進(jìn)行清潔和潤滑。如問題依舊,可能涉及機(jī)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(shè)定的行程是否足夠;檢查砧床口寬是否因磨損而變大;確認(rèn)剪切速度設(shè)置是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求(標(biāo)準(zhǔn)為1 mm/s)。
故障五:儀器無法啟動或觸摸屏無響應(yīng)。
排除:檢查電源連接。嘗試重啟儀器。若觸摸屏失靈,可能是內(nèi)部連接問題或屏幕故障,需聯(lián)系廠家技術(shù)支持。
故障六:微型打印機(jī)不工作。
排除:檢查打印機(jī)連接線;檢查打印紙是否用盡或卡紙;重啟儀器和打印機(jī)。
重要提示:以上內(nèi)容基于通用技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在實際應(yīng)用中,應(yīng)嚴(yán)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(zhì)客觀評價方法》、NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術(shù)規(guī)范》 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的最新版本規(guī)定,并建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果的關(guān)鍵因素,應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。沃?布剪切刀的幾何尺寸直接影響測試結(jié)果,應(yīng)定期檢查確認(rèn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。所有測試儀器需處于有效的校準(zhǔn)狀態(tài),并由經(jīng)過培訓(xùn)的人員操作。測試結(jié)果的判定需嚴(yán)格依據(jù)產(chǎn)品對應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。
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