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概述

牛肉嫩度測試儀是一種依據(jù)沃?布剪切力測定法（Warner?Bratzler Shear Force Method）專門用于量化評估牛肉嫩度特性的專用檢測設備。嫩度是評價牛肉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，直接影響消費者對牛肉的接受程度與購買意愿。美國肉類科學協(xié)會（AMSA）已將該方法確定為評估肉品嫩度的參考標準。

該儀器采用標準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。剪切力值與牛肉的嫩度呈負相關：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，廣泛應用于牛肉加工企業(yè)、肉牛養(yǎng)殖與育種單位、質量監(jiān)督部門、商品檢驗機構、高等院校及科研院所等多個領域，為牛肉質量分析、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

本測試儀主要適用于以下類型的樣品及檢測場景：

• 牛肉：適用于不同品種、不同部位（如背最長肌、腰大肌、腿肌等）、不同熟成階段的牛肉嫩度測定，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構特性評估。

• 其他畜肉：可應用于豬肉、羊肉、雞肉等其他畜禽肉的嫩度測定，測試方法參照相同標準。

• 科研與育種：在肉牛育種中，嫩度是評價肉牛胴體性狀的關鍵指標，NY/T 2660?2014《肉牛生產(chǎn)性能測定技術規(guī)范》已將剪切力值列為肉質性狀的重要測定指標之一。該儀器為育種篩選、遺傳評估以及牛肉質量分級提供量化依據(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?布剪切力測試原理進行設計。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置于儀器的砧床上，專用剪切刀在驅動系統(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 3.0?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。該標準是牛肉嫩度測試的核心依據(jù)。

• 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，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。該標準將肉嫩度（剪切力值）列為肉質性狀的測定指標之一，要求在胴體性狀測定中記錄剪切力值。同時，該標準通過引用 NY/T 1180，進一步確立了剪切力測定法在肉牛育種中的應用地位。

• NY/T 2793?2015《肉的食用品質客觀評價方法》：農(nóng)業(yè)行業(yè)標準，涉及肉的嫩度、多汁性、風味等食用品質的客觀評價方法。

• GB/T 9695.7《肉與肉制品總脂肪含量測定》：規(guī)范性引用文件，在肉質綜合評價中與嫩度指標協(xié)同使用。

儀器特征

現(xiàn)代牛肉嫩度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 200?N（其他量程可選），力值分辨率達 0.01?N，精度為 ±0.5%。位移精度為 0.1?mm。

• 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(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 3.0?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。

• 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?？煞奖阍O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：內置點陣式微型打印機，方便記錄測試結果?？蛇x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）

• 位移精度：0.1 mm

• 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

• 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，牛肉嫩度測試儀的使用應遵循標準化操作流程：

1. 樣品制備
取牛肉樣（通常為背最長?。蕹砻嬷竞徒Y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。

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 范圍內可調，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牛肉樣的嫩度值。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)內部標準進行比較，判定牛肉嫩度等級。剪切力值越小表示牛肉的嫩度越好。

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 3.0?mm ± 0.2?mm）。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 4.0?mm ± 0.2?mm），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?200?N）。將砝碼懸掛于傳感器上，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。儀器的示值誤差應在 ±0.5% 以內。

   • 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。

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。

   • 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、搬運或對測試結果產(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。

• 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(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(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(jīng)過培訓的人員操作。測試結果的判定需嚴格依據(jù)產(chǎn)品對應的質量標準或企業(yè)內部標準。