概述

Warner-Bratzler 剪切力測試儀是一種依據(jù)沃-布剪切力測定法，專門用于量化評估肉類及肉制品嫩度的專用檢測設備。嫩度是評價肉品食用品質(zhì)的核心指標之一，直接影響消費者對肉類的接受程度。該儀器通過模擬人類牙齒咀嚼肉類的力學過程，使用標準沃-布（Warner-Bratzler）剪切刀以恒定速度切斷肌肉纖維，記錄刀具在切割過程中所受的最大剪切力，將該峰值力值作為肉樣的嫩度值。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。該測試儀依據(jù)NY/T 1180-2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》等農(nóng)業(yè)行業(yè)標準設計，廣泛應用于肉類加工企業(yè)、質(zhì)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(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

本測試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。

• 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)構特性評估。

• 其他食品：通過更換不同夾具，可擴展應用于魚糜凝膠強度、奶酪、果蔬硬度等其他食品物性學分析。

• 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，該儀器為育種篩選提供量化依據(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、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

該測試儀基于沃-布剪切力測定原理進行設計。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（通常為1.27cm×1.27cm×6cm的長方體）置于儀器的砧床上，沃-布專用剪切刀在驅(qū)動系統(tǒng)帶動下以恒定速度垂直向下運動，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），該值即為肉樣的嫩度值。嫩度值以牛頓（N）表示，剪切力越小，肉的嫩度越高。

測試標準

該測試儀的設計、制造和使用嚴格遵循以下農(nóng)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(nóng)業(yè)行業(yè)標準，由國家農(nóng)業(yè)部發(fā)布。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3.0mm±0.2mm，刃口內(nèi)角度為60°，內(nèi)三角切口高度≥35mm，砧床口寬為4.0mm±0.2mm。該標準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)標準，涉及肉的嫩度、多汁性、風味等食用品質(zhì)的客觀評價方法。

• NY/T 2660-2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術規(guī)范》：農(nóng)業(yè)行業(yè)標準，其中規(guī)定了肉牛肉質(zhì)測定方法，包括嫩度剪切力值的測定。

儀器特征

現(xiàn)代Warner-Bratzler剪切力測試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)，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200N（其他量程可選），力值分辨率達0.01N，精度為±0.5%。位移精度為0.1mm。

• 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。

• 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3.0mm±0.2mm，刃口內(nèi)角度為60°，內(nèi)三角切口高度≥35mm。砧床口寬為4.0mm±0.2mm，確保測試的規(guī)范性和結果的可比性。

• 智能化操作平臺：配備7英寸HMI人機界面觸摸屏，操作直觀、簡單。可方便設置測試速度、樣品信息等參數(shù)，并實時顯示力-位移曲線。

• 自動進樣功能（可選）：可選配自動進樣測試裝置，一次性測量多個樣品，提高批量測試效率。

• 數(shù)據(jù)輸出功能：內(nèi)置點陣式微型打印機，可即時打印測試報告。可選配計算機軟件，進行數(shù)據(jù)存儲、分析和報告生成。

• 安全保護機制：配置限位保護和過載保護裝置，避免意外損壞儀器，確保測試過程安全穩(wěn)定。

• 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(shù)

該測試儀的典型技術參數(shù)如下：

• 量程：200 N（其他可選）

• 精度：±0.5%

• 分辨率：0.01 N

• 測試速度：1～300 mm/min（無級可調(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人機界面觸摸屏

• 數(shù)據(jù)輸出：內(nèi)置點陣式微型打印機

• 安全保護：限位保護、過載保護

使用方法

依據(jù)NY/T 1180-2006標準規(guī)定，Warner-Bratzler剪切力測試儀的使用應遵循標準化操作流程：

1. 樣品制備：取肉樣（通常為背最長肌），剔除表面脂肪和結締組織。沿肌纖維方向切取長度為6cm的肉樣，修整為1.27cm×1.27cm×6cm的長方體。取樣時應避開筋腱、骨膜等結締組織。將肉樣置于密封袋中，在75℃±5℃水浴鍋中加熱至中心溫度達到70℃（約需20-30分鐘），取出冷卻至室溫。將熟制后的肉樣按肌纖維方向修整為1.27cm×1.27cm×3cm的測試樣塊，每個肉樣應至少制備3個測試樣塊。

2. 測試前準備：檢查測試儀水平，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1-300 mm/min范圍內(nèi)可調(diào)，常用速度為200 mm/min），設置測試行程等參數(shù)。

3. 儀器校準：使用標準砝碼對力值傳感器進行校準，確保力值測量精度。

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。肉樣應居中放置，避免偏斜。

5. 執(zhí)行測試：啟動測試程序，沃-布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）。

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。剪切力以牛頓（N）表示，結果保留至小數(shù)點后兩位。

7. 數(shù)據(jù)判定：將實測嫩度值與產(chǎn)品標準或企業(yè)內(nèi)部標準進行比較，判定肉品嫩度等級。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)

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。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準要求（厚度3.0mm±0.2mm）。如發(fā)現(xiàn)刀具磨損嚴重，應及時更換。

3. 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。

4. 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。

5. 砧床檢查：定期檢查砧床口寬（標準為4.0mm±0.2mm），如因磨損導致口寬變化，應及時更換砧床。

6. 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。建議環(huán)境溫度控制在10-30℃，相對濕度≤80%。

7. 定期校準：建議每年進行一次全面校準，由具備資質(zhì)的計量機構執(zhí)行。使用中如對測量結果產(chǎn)生疑問，應及時進行校準驗證。

校準方法與周期

1. 校準方法：

   • 力值校準：使用經(jīng)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0-200N）。將砝碼懸掛于傳感器上，通過儀器校準程序調(diào)整顯示值，使其與標準砝碼的質(zhì)量值一致。儀器的示值誤差應在±0.5%以內(nèi)。

   • 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(nèi)的實際移動距離，計算實際速度，確保其與設定值誤差在允許范圍內(nèi)。

   • 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，確保符合標準要求。

2. 校準周期：

   • 建議周期為12個月，由具備資質(zhì)的計量機構執(zhí)行。

   • 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)。

   • 特殊情形：儀器經(jīng)過維修、更換刀具、搬運或?qū)y試結果產(chǎn)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(nèi)。

• 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(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(nèi)部連接問題或屏幕故障，需聯(lián)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(nèi)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(zhì)客觀評價方法》、NY/T 2660-2014《肉牛生產(chǎn)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(jīng)過培訓的人員操作。測試結果的判定需嚴格依據(jù)產(chǎn)品對應的質(zhì)量標準。