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概述

牛肉嫩度測(cè)試儀是一種依據(jù)沃?布剪切力測(cè)定法（Warner?Bratzler Shear Force Method）專門用于量化評(píng)估牛肉嫩度特性的專用檢測(cè)設(shè)備。嫩度是評(píng)價(jià)牛肉食用品質(zhì)的核心指標(biāo)之一，指肉在咀嚼時(shí)對(duì)剪切、撕裂作用的抵抗能力，直接影響消費(fèi)者對(duì)牛肉的接受程度與購(gòu)買意愿。美國(guó)肉類科學(xué)協(xié)會(huì)（AMSA）已將該方法確定為評(píng)估肉品嫩度的參考標(biāo)準(zhǔn)。

該儀器采用標(biāo)準(zhǔn)剪切刀具以恒定速度切斷牛肉肌肉纖維，通過高精度力值傳感器記錄切割過程中的最大力值（峰值剪切力），將該數(shù)值作為牛肉嫩度的量化指標(biāo)。剪切力值與牛肉的嫩度呈負(fù)相關(guān)：剪切力值越小，表明牛肉的嫩度越高；例如，嫩度較好的牛肉剪切力通常低于 35?N，而老韌肉可能超過 60?N。在沃?布剪切力體系中，牛里脊的典型剪切力約為 5.7?lbs（約 2.6?kg，約 25.5?N），而較硬的牛臀肉約為 11.7?lbs（約 5.3?kg，約 52?N）。

牛肉嫩度測(cè)試儀依據(jù) NY/T 1180?2006《肉嫩度的測(cè)定 剪切力測(cè)定法》等農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，廣泛應(yīng)用于牛肉加工企業(yè)、肉牛養(yǎng)殖與育種單位、質(zhì)量監(jiān)督部門、商品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、高等院校及科研院所等多個(gè)領(lǐng)域，為牛肉質(zhì)量分析、加工工藝優(yōu)化以及肉牛育種工作提供直接且可靠的數(shù)據(jù)支持。

適用樣品

本測(cè)試儀主要適用于以下類型的樣品及檢測(cè)場(chǎng)景：

• 牛肉：適用于不同品種、不同部位（如背最長(zhǎng)肌、腰大肌、腿肌等）、不同熟成階段的牛肉嫩度測(cè)定，包括鮮肉、排酸肉、冷凍肉解凍后的樣品。

• 肉制品：適用于牛肉干、牛肉脯等加工肉制品的嫩度及質(zhì)構(gòu)特性評(píng)估。

• 其他畜肉：可應(yīng)用于豬肉、羊肉、雞肉等其他畜禽肉的嫩度測(cè)定，測(cè)試方法參照相同標(biāo)準(zhǔn)。

• 科研與育種：在肉牛育種中，嫩度是評(píng)價(jià)肉牛胴體性狀的關(guān)鍵指標(biāo)，NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測(cè)定技術(shù)規(guī)范》已將剪切力值列為肉質(zhì)性狀的重要測(cè)定指標(biāo)之一。該儀器為育種篩選、遺傳評(píng)估以及牛肉質(zhì)量分級(jí)提供量化依據(jù)。

• 適用行業(yè)：牛肉加工企業(yè)、肉牛養(yǎng)殖與育種單位、食品生產(chǎn)企業(yè)、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、海關(guān)檢驗(yàn)檢疫部門、科研院所及高校食品科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

測(cè)試原理

該測(cè)試儀基于沃?布剪切力測(cè)試原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。嫩度是指肉在切割時(shí)所需的剪切力，即測(cè)試儀器的刀具切斷被測(cè)肉樣時(shí)所用的力。測(cè)試過程中，按規(guī)定尺寸制備的標(biāo)準(zhǔn)化肉樣置于儀器的砧床上，專用剪切刀在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)下以恒定速度垂直向下運(yùn)動(dòng)，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(shí)時(shí)記錄力值變化，系統(tǒng)自動(dòng)捕捉并記錄切割過程中的最大力值（峰值剪切力），該值即為牛肉的嫩度值。嫩度值以牛頓（N）表示，剪切力越小，牛肉的嫩度越高。

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

該測(cè)試儀的設(shè)計(jì)、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(cè)定 剪切力測(cè)定法》：中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由國(guó)家農(nóng)業(yè)部發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了肉嫩度剪切力測(cè)定的術(shù)語(yǔ)和定義、原理、儀器與設(shè)備、試樣制備、測(cè)定步驟、結(jié)果計(jì)算與表述等要求。其中對(duì)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)是牛肉嫩度測(cè)試的核心依據(jù)。

• NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測(cè)定技術(shù)規(guī)范》：農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了肉牛主要生產(chǎn)性能測(cè)定的性狀與方法，適用于肉牛生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)中的性能測(cè)定。該標(biāo)準(zhǔn)將肉嫩度（剪切力值）列為肉質(zhì)性狀的測(cè)定指標(biāo)之一，要求在胴體性狀測(cè)定中記錄剪切力值。同時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)通過引用 NY/T 1180，進(jìn)一步確立了剪切力測(cè)定法在肉牛育種中的應(yīng)用地位。

• NY/T 2793?2015《肉的食用品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)方法》：農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，涉及肉的嫩度、多汁性、風(fēng)味等食用品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)方法。

• GB/T 9695.7《肉與肉制品總脂肪含量測(cè)定》：規(guī)范性引用文件，在肉質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中與嫩度指標(biāo)協(xié)同使用。

儀器特征

現(xiàn)代牛肉嫩度測(cè)試儀普遍具備以下技術(shù)特征：

• 高精度測(cè)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(jìn)電機(jī)，確保施力過程的穩(wěn)定性和測(cè)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。

• 靈活速度調(diào)節(jié)：測(cè)試速度在 1?300?mm/min 范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速，可根據(jù)不同樣品特性選擇適宜的測(cè)試速度。

• 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(cè)試的規(guī)范性和結(jié)果的可比性。

• 智能化操作平臺(tái)：配備 7 英寸 HMI 人機(jī)界面觸摸屏，操作直觀、簡(jiǎn)單?？煞奖阍O(shè)置測(cè)試速度、樣品信息等參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示力?位移曲線。

• 自動(dòng)進(jìn)樣功能（可選）：可選配自動(dòng)進(jìn)樣測(cè)試裝置，一次性測(cè)量多個(gè)樣品，提高批量測(cè)試效率。

• 數(shù)據(jù)輸出功能：內(nèi)置點(diǎn)陣式微型打印機(jī)，方便記錄測(cè)試結(jié)果。可選配計(jì)算機(jī)軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和報(bào)告生成。

• 安全保護(hù)機(jī)制：配置限位和過載保護(hù)裝置，避免意外損壞儀器，確保測(cè)試過程安全穩(wěn)定。

• 自動(dòng)回位功能：測(cè)試結(jié)束后，刀具可按自設(shè)速度自動(dòng)回位，提升批量測(cè)試效率。

技術(shù)參數(shù)

該測(cè)試儀的典型技術(shù)參數(shù)如下：

• 量程：200 N（其他可選）

• 精度：±0.5%

• 分辨率：0.01 N

• 測(cè)試速度：1～300 mm/min（無級(jí)可調(diào)）

• 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

• 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(jī)界面觸摸屏

• 數(shù)據(jù)輸出：內(nèi)置點(diǎn)陣式微型打印機(jī)

• 安全保護(hù)：限位保護(hù)、過載保護(hù)

使用方法

依據(jù) NY/T 1180?2006 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，牛肉嫩度測(cè)試儀的使用應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化操作流程：

1. 樣品制備
取牛肉樣（通常為背最長(zhǎng)?。?，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(cè)溫儀監(jiān)測(cè)肉樣中心溫度，加熱至中心溫度達(dá)到 70?℃ 時(shí)取出，冷卻至中心溫度為 0?℃～4?℃。

使用直徑 1.27?cm 的圓形取樣器，沿與肌纖維平行的方向鉆切肉樣，孔樣長(zhǎng)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(gè)取樣的邊緣間距不少于 5?mm，剔除有明顯缺陷的孔樣。每個(gè)肉樣至少制備 3 個(gè)測(cè)試樣塊。

2. 測(cè)試前準(zhǔn)備
檢查測(cè)試儀水平，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(cè)試速度（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 1?300?mm/min 范圍內(nèi)可調(diào)，常用速度為 200?mm/min），設(shè)置測(cè)試行程等參數(shù)。

3. 儀器校準(zhǔn)
使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)力值傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保力值測(cè)量精度。

4. 試樣安裝
將制備好的牛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。肉樣應(yīng)居中放置，避免偏斜。

5. 執(zhí)行測(cè)試
啟動(dòng)測(cè)試程序，剪切刀以設(shè)定速度垂直向下運(yùn)動(dòng)，沿垂直于肌纖維方向切割肉樣。儀器實(shí)時(shí)記錄力?位移曲線，自動(dòng)捕捉并記錄切割過程中的最大力值（峰值剪切力）。

6. 結(jié)果記錄與計(jì)算
記錄每個(gè)試樣的峰值剪切力值，取至少 3 個(gè)樣塊測(cè)定結(jié)果的平均值作為該牛肉樣的嫩度值。剪切力以牛頓（N）表示，結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位。

7. 數(shù)據(jù)判定
將實(shí)測(cè)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，判定牛肉嫩度等級(jí)。剪切力值越小表示牛肉的嫩度越好。

8. 測(cè)試結(jié)束
刀具自動(dòng)回位，取下樣品，清理測(cè)試區(qū)域。

維護(hù)保養(yǎng)

1. 日常清潔：每次測(cè)試后，用軟布或刷子清潔刀具、砧床及測(cè)試臺(tái)面，去除殘留的肉屑或油脂。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）。如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)更換。

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

4. 傳感器保護(hù)：避免超量程使用，嚴(yán)禁對(duì)力值傳感器施加沖擊載荷。

5. 砧床檢查：定期檢查砧床口寬（標(biāo)準(zhǔn)為 4.0?mm ± 0.2?mm），如因磨損導(dǎo)致口寬變化，應(yīng)及時(shí)更換砧床。

6. 環(huán)境管理：儀器應(yīng)置于清潔、干燥、無振動(dòng)的環(huán)境中，避免陽(yáng)光直射和溫度劇烈波動(dòng)。建議環(huán)境溫度控制在 10?30?℃，相對(duì)濕度 ≤?80%。

7. 定期校準(zhǔn)：建議每年進(jìn)行一次全面校準(zhǔn)，由具備資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)執(zhí)行。使用中如對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生疑問，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)驗(yàn)證。

校準(zhǔn)方法與周期

1. 校準(zhǔn)方法：

   • 力值校準(zhǔn)：使用經(jīng)計(jì)量溯源的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，對(duì)力值傳感器進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)（通常覆蓋測(cè)量范圍 0?200?N）。將砝碼懸掛于傳感器上，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。儀器的示值誤差應(yīng)在 ±0.5% 以內(nèi)。

   • 速度校準(zhǔn)：使用秒表和位移測(cè)量工具，測(cè)量刀具在一定時(shí)間內(nèi)的實(shí)際移動(dòng)距離，計(jì)算實(shí)際速度，確保其與設(shè)定值誤差在允許范圍內(nèi)。

   • 位移精度校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)量塊對(duì)位移測(cè)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(gè)月，由具備資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)執(zhí)行。

   • 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)。

   • 特殊情形：儀器經(jīng)過維修、更換刀具、搬運(yùn)或?qū)y(cè)試結(jié)果產(chǎn)生疑問時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。

常見故障與排除方法

• 故障一：測(cè)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)。

• 故障二：力值顯示異?；?yàn)榱恪?/p>

  • 排除：檢查力值傳感器連接線是否松動(dòng)；確認(rèn)測(cè)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(dòng)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(rùn)滑，進(jìn)行清潔和潤(rùn)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。

• 故障五：儀器無法啟動(dòng)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(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)嚴(yán)格遵守 NY/T 1180?2006《肉嫩度的測(cè)定 剪切力測(cè)定法》、NY/T 2793?2015《肉的食用品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)方法》、NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測(cè)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(shí)間是影響嫩度測(cè)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(cè)試結(jié)果，應(yīng)定期檢查確認(rèn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。所有測(cè)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(cè)試結(jié)果的判定需嚴(yán)格依據(jù)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。