概述
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，直接關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，采用符合標準規(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），將該數值作為肉樣嫩度的量化指標。嫩度值以牛頓（N）表示，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。
該檢測儀依據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》和NY/T 2660?2014《肉牛生產性能測定技術規(guī)范》等農業(yè)行業(yè)標準設計，廣泛應用于肉牛養(yǎng)殖與育種單位、肉類加工企業(yè)、質量監(jiān)督部門、商品檢驗機構、高等院校及科研院所，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據支持。
適用樣品
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構特性評估。
其他食品：可擴展應用于果蔬、面制品等食品的嫩度、硬度等物性參數測定。
科研與育種：在家畜育種中，嫩度是評價肉用動物生產性能的重要指標，該儀器為育種篩選和遺傳評估提供量化依據。
適用行業(yè)：肉類加工企業(yè)、食品生產企業(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。
測試原理
該檢測儀基于沃?布剪切力測試原理進行設計。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，在一定范圍內剪切力與嫩度呈負相關，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)定尺寸制備的標準化肉樣（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?布剪切刀在驅動系統(tǒng)帶動下以恒定速度（標準剪切速度為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。
嫩度是評價肉制品食用物理特性的重要指標，其反映了肉中各種蛋白質的結構特性、肌肉中脂肪的分布狀態(tài)及肌纖維中脂肪數量等。
測試標準
該檢測儀的設計、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，由農業(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了嚴格規(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。
NY/T 2793?2015《肉的食用品質客觀評價方法》：農業(yè)行業(yè)標準，于2015年5月21日發(fā)布，2015年8月1日正式實施。該標準規(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《肉牛生產性能測定技術規(guī)范》：農業(yè)行業(yè)標準，于2014年10月17日發(fā)布，2015年1月1日實施。該標準規(guī)定了肉牛主要生產性能測定的性狀與方法，適用于肉牛生產與經營中的性能測定，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。
儀器特征
模擬咀嚼力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)或高性能芯片控制，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0～250 N，力值分辨率達0.01 N，示值準確度<±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。
圓形鉆孔取樣器：配套供應直徑1.27 cm的圓形鉆孔取樣器，用于從熟制肉樣中鉆取標準化肉柱。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，具有測試數據統(tǒng)計處理功能。
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（60 mm/min）。
數據輸出功能：內置點陣式微型打印機，方便記錄測試結果。用戶可根據需要在單位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據傳輸。
安全保護機制：配置上、下限位自動限位功能，過載自動報警和斷電保護裝置，電磁感應法限位原理，精準靈敏，確保測試過程安全可靠。
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。
技術參數
該檢測儀的典型技術參數如下：
量程：0～250 N（或0～25 kgf）
分辨力：0.01 N
示值準確度：<±1%
測試速度：1～300 mm/min（無級可調），標準剪切速度1 mm/s（0?1.3 mm/s可調）
位移精度：0.1 mm
剪切速度：1 mm/s
刀具厚度：3.0 mm ± 0.2 mm
刃口內角度：60°
內三角切口高度：≥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%
力量感應元作用力感應值：≤0.0098 N
空載運行最大剪切力：≤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
數據輸出：內置點陣式微型打印機、RS232接口
使用方法
依據NY/T 1180?2006標準規(guī)定，模擬咀嚼力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?。?，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，旋轉取出后推出肉柱?？讟娱L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
檢查儀器水平，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。
3. 儀器校準
使用經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，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。刀具空載運行所受到的剪切力應符合設備精度要求（≤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。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?為有效重復孔樣的剪切力值（N），X?為空載運行的剪切力（N），n為有效孔樣的數量。同一肉樣有效肉樣數據的測量值允許的相對偏差值應≤15%。
7. 數據判定
將實測嫩度值與產品標準或企業(yè)內部標準進行比較，判定肉品嫩度等級。優(yōu)質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. 測試結束
刀具自動回位，取下樣品，清理測試區(qū)域。
維護保養(yǎng)
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準要求（厚度3.0 mm ± 0.2 mm）。刀具、砧床均采用不銹鋼材質，耐用不生銹。建議每2000次測試更換或磨削刀具。如發(fā)現刀具磨損嚴重，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，確保傳動系統(tǒng)順暢運行。
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。儀器長期不使用時應斷開電源。
砧床檢查：定期檢查砧床口寬（標準為4.0 mm ± 0.2 mm），如因長期使用磨損導致口寬變化，應及時更換砧床，以免影響測試準確性。
取樣器維護：圓形鉆孔取樣器每次使用后應清洗干凈并擦干，防止生銹。定期檢查刃口是否鋒利，如變鈍應及時修磨或更換。
環(huán)境管理：儀器應置于清潔、干燥、無振動的環(huán)境中，避免陽光直射和溫度劇烈波動。測試環(huán)境溫度應穩(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：儀器精度會隨著使用時間的增加而降低，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生疑問，應及時進行校準驗證。校準應由專業(yè)人員進行，并保留校準記錄。
校準方法與周期
1. 校準方法
力值校準：使用經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?250 N）。在傳感器上依次掛上計量過的掛鉤與砝碼，通過儀器校準程序調整顯示值，使其與標準砝碼的質量值一致。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%。力量感應元的作用力感應值應≤0.0098 N。
零點校準：確保傳感器處于空載狀態(tài)下（未接觸任何物體），執(zhí)行零點校準操作，設備自動完成零點標定。
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。
空載校準：在無樣品狀態(tài)下運行儀器，測量空載運行所受到的最大剪切力，應≤0.147 N。
2. 校準周期
建議周期為12個月，由具備資質的計量機構執(zhí)行全面校準。如檢定周期為一年，校準間隔不建議超過一年半，且中間需進行期間核查，保留相關記錄。
期間核查：建議每月使用標準砝碼進行力值快速核查，確保儀器持續(xù)處于正常工作狀態(tài)。每日使用前應進行空載校準及標準砝碼驗證。
特殊情形：儀器經過維修、更換刀具、搬運或對測試結果產生疑問時，應及時進行校準。
常見故障與排除方法
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；檢查儀器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（標準為1 mm/s）。
故障五：儀器無法啟動或觸摸屏無響應。
排除：檢查電源連接。嘗試重啟儀器。若觸摸屏失靈，可能是內部連接問題或屏幕故障，需聯系廠家技術支持。
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；重啟儀器和打印機。
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)，并由經過培訓的人員操作。測試結果的判定需嚴格依據產品對應的質量標準或企業(yè)內部標準。
參考資料
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