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概述

肌肉剪切力檢測儀，亦稱肉品剪切力測定儀、肉嫩度儀或沃?布剪切力測定儀，是一種基于沃?布（Warner?Bratzler）剪切力測定原理專門用于量化評估畜禽肉及肉制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，采用標(biāo)準(zhǔn)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(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。該檢測儀符合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)。

肌肉剪切力檢測儀廣泛應(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。

適用樣品

肌肉剪切力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。根據(jù)NY/T 2793-2015的規(guī)定，該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。

• 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，對肉品質(zhì)分析以及家畜育種提供直接數(shù)據(jù)。

• 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)。根據(jù)NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術(shù)規(guī)范》，剪切力值是肉牛胴體性狀的測定指標(biāo)之一。該檢測儀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。

測試原理

肌肉剪切力檢測儀基于沃?布剪切力（Warner?Bratzler Shear Force，WBSF）測試原理進(jìn)行設(shè)計。沃?布剪切力法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。剪切力是指測試儀器的刀具切斷被測肉樣時所用的力。通過傳感器記錄刀具切割肉樣時的力值情況，并把測定的剪切力峰值（力的最大值）作為肉樣嫩度值。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。

測試過程：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。

測試標(biāo)準(zhǔn)

肌肉剪切力檢測儀的設(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，適用于家畜及大型禽類肉的嫩度測定。

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)是肌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，由國家農(nóng)業(yè)部發(fā)布。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)涵蓋了肉色、口感和水分保持能力等多個重要指標(biāo)，包括肉的pH值、顏色、嫩度（剪切力）、蒸煮損失、汁液流失和離心損失等關(guān)鍵指標(biāo)。

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，由全國畜牧業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。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。該標(biāo)準(zhǔn)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)，進(jìn)一步確立了剪切力測定法在肉牛育種和品質(zhì)評價中的應(yīng)用地位。

儀器特征

肌肉剪切力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)，配合精密滾珠絲桿和減速電機，傳動準(zhǔn)確，靜音運行，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200 N（其他量程可選），力值分辨率達(dá)0.01 N，精度為±0.5%，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。刀具及砧床均采用不銹鋼材質(zhì)，耐用不生銹。

• 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7英寸HMI人機界面觸摸屏，菜單顯示，實時顯示力?位移過程曲線，操作直觀、簡單。全自動完成測試，具有測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理功能。整個試驗過程自動運行，無需手動運算，軟件自動判斷試驗完畢，自動上升回到初始位置。

• 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（即60 mm/min）。

• 數(shù)據(jù)輸出功能：內(nèi)置熱敏微型打印機，實驗結(jié)束后可隨時打印測試結(jié)果，或整組試驗完畢后查詢后打印結(jié)果，方便記錄。用戶可根據(jù)需要在單位N與kg之間自由切換。

• 安全保護(hù)機制：配置電磁限位、急停按鈕等多重安全保護(hù)裝置，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。

技術(shù)參數(shù)

肌肉剪切力檢測儀的典型技術(shù)參數(shù)如下：

• 量程：0～200 N

• 精度：±0.5%

• 分辨率：0.01 N

• 測試速度：1～300 mm/min（無級可調(diào)），標(biāo)準(zhǔn)剪切速度1 mm/s（60 mm/min）

• 位移精度：0.1 mm

• 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

• 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(nèi)置熱敏微型打印機

• 安全保護(hù)：電磁限位、急停按鈕

• 電源：AC 220 V 50 Hz

使用方法

依據(jù)NY/T 1180?2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，肌肉剪切力檢測儀的使用應(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?。?，剔除表面脂肪和結(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)。

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。

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)減去空載運行最大剪切力。剪切力以牛頓（N）表示，結(jié)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(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。剪切力值越小表示肉的嫩度越好。根據(jù)NY/T 2793?2015，剪切力范圍為0?10 kgf，不同品質(zhì)等級的肉質(zhì)具有不同的剪切力參考范圍。

8. 測試結(jié)束

刀具自動回位，取下樣品，清理測試區(qū)域。

維護(hù)保養(yǎng)

1. 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)備沒有防水功能，禁止在潮濕或漏雨的場所使用。禁止使用腐蝕性清潔劑。

2. 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。如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重，應(yīng)及時更換。

3. 運動部件保養(yǎng)：定期檢查絲桿、導(dǎo)軌等運動部件，保持清潔并按需添加專用潤滑脂。

4. 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。

5. 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。

6. 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。

7. 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。建議環(huán)境溫度控制在10?30℃，相對濕度≤80%。

8. 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。

校準(zhǔn)方法與周期

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?200 N）。將砝碼依次懸掛于傳感器上，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)。

• 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。

2. 校準(zhǔn)周期

• 建議周期為12個月，由具備資質(zhì)的計量機構(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、搬運或?qū)y試結(jié)果產(chǎn)生疑問時，應(yīng)及時進(jìn)行校準(zhǔn)。

常見故障與排除方法

• 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：力值顯示異常或為零。

  • 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；重啟儀器和打印機。

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)。該儀器不僅適用于肉品質(zhì)的客觀評價，還可為家畜育種篩選與胴體性狀分級提供核心數(shù)據(jù)支撐。