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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(píng)估畜禽肉及肉制品嫩度特性的專用檢測設(shè)備。嫩度是評(píng)價(jià)肉品食用品質(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，直接關(guān)系到消費(fèi)者對(duì)肉類的接受程度與購買意愿。

該儀器模擬人的牙齒對(duì)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(shí)時(shí)記錄切割過程中的力值變化，并自動(dòng)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(píng)價(jià)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(yàn)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。

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(píng)價(jià)。

• 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(píng)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，對(duì)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(píng)價(jià)肉用動(dòng)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(píng)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(yàn)檢疫部門、科研院所及高校食品科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)。沃?布剪切力法是利用物料剪切的原理來評(píng)價(jià)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(shí)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(shí)所用的力。通過傳感器記錄刀具切割肉樣時(shí)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(píng)價(jià)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(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)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(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），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(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(shí)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(jì)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(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(píng)價(jià)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(shí)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了肉色、口感和水分保持能力等多個(gè)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(shí)施，由全國畜牧業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)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(píng)價(jià)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(jī)，傳動(dòng)準(zhǔn)確，靜音運(yùn)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(tái)：配備7英寸HMI人機(jī)界面觸摸屏，菜單顯示，實(shí)時(shí)顯示力?位移過程曲線，操作直觀、簡單。全自動(dòng)完成測試，具有測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理功能。整個(gè)試驗(yàn)過程自動(dòng)運(yùn)行，無需手動(dòng)運(yùn)算，軟件自動(dòng)判斷試驗(yàn)完畢，自動(dòng)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(jí)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(jī)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可隨時(shí)打印測試結(jié)果，或整組試驗(yàn)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(jī)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(dòng)回位功能：測試結(jié)束后，刀具可按自設(shè)速度自動(dòng)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(jí)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(jī)界面觸摸屏

• 數(shù)據(jù)輸出：內(nèi)置熱敏微型打印機(jī)

• 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?。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(shí)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(shí)，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(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(jì)量溯源的標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)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(jì)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(dòng)測試程序，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），將該值作為肉樣的嫩度值。

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)樣塊測定結(jié)果的平均值作為該肉樣的嫩度值。嫩度值計(jì)算時(shí)應(yīng)減去空載運(yùn)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(diǎn)后兩位。同一肉樣有效肉樣數(shù)據(jù)的測量值允許的相對(duì)偏差值應(yīng)≤15%。

7. 數(shù)據(jù)判定

將實(shí)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(jí)。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(jí)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(dòng)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(tái)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(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。儀器長期不使用時(shí)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(shí)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(shí)修磨或更換。

7. 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%。

8. 定期校準(zhǔn)：儀器精度會(huì)隨著使用時(shí)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(jì)量機(jī)構(gòu)執(zhí)行。使用中如對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生疑問，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)驗(yàn)證。校準(zhǔn)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(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(diǎn)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(diǎn)校準(zhǔn)操作，設(shè)備自動(dòng)完成零點(diǎn)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(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（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(duì)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(gè)月，由具備資質(zhì)的計(jì)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(yàn)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(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(duì)偏差≤15%。

• 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(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《肉嫩度的測定 剪切力測定法》、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(duì)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(píng)價(jià)，還可為家畜育種篩選與胴體性狀分級(jí)提供核心數(shù)據(jù)支撐。