引言

在食品、制藥、化妝品及材料科學等領域，產品的“質地”往往是決定其品質與用戶體驗的核心要素——面包是否松軟、藥片硬度是否達標、面霜是否易推開。然而，“松軟”“硬度”“順滑”這些描述詞帶有強烈的主觀色彩，不同評價人員給出的結論可能大相徑庭。

質構儀（Texture Analyser，又稱物性分析儀）的出現，改變了這一局面。它通過模擬咀嚼、擠壓、穿刺等動作，將人們的主觀觸覺轉化為客觀、可量化的數據，可分析硬度、彈性、粘性、內聚性、咀嚼性、拉伸強度、抗壓強度、穿透強度等各項物性指標。質構儀也因此成為國內外科研機構和生產企業(yè)的物性（質構）標準檢測儀器。

濟南西奧機電有限公司（CELTEC西奧）推出的TEX系列質構分析儀，集成了高精度傳感器、先進的數據采集系統(tǒng)以及用戶友好的操作界面，為食品、醫(yī)藥、包裝、化妝品等行業(yè)提供了專業(yè)的質構分析解決方案。本文將從實際操作角度出發(fā)，系統(tǒng)講解質構儀的使用方法，幫助用戶從入門到精通掌握這一精密儀器的正確使用。

一、質構儀的基礎認知

1. 什么是質構儀？

質構儀是一種測量材料機械和物理特性的儀器——通過受控的壓縮、拉伸、剪切等力學測試，量化樣品的硬度、內聚性、粘附性、彈性、咀嚼性和拉伸強度等屬性。它不依賴主觀感官印象，而是以客觀數據反映樣品的質地特性。

質構儀的核心結構一般包括主機、專用軟件、備用探頭及附件等組成部分。主機內部集成了精密的力學傳感器和數據處理系統(tǒng)，能夠實時記錄并分析測試數據。

2. 質構儀能測什么？

質構儀能夠測量的指標豐富多樣，主要包括：

• 硬度（Hardness） ：樣品抵抗變形的能力，是食品保持形狀的內部結合力

• 彈性（Springiness） ：樣品形變后恢復原始狀態(tài)的能力

• 內聚性（Cohesiveness） ：樣品內部結構的結合強度

• 咀嚼性（Chewiness） ：將固態(tài)樣品咀嚼至可吞咽狀態(tài)所需的能量

• 粘附性（Adhesiveness） ：樣品與其他表面分離所需的力

• 回復性（Resilience） ：樣品在壓縮后回彈的速度和程度

3. 質構儀的核心測試模式

TPA（Texture Profile Analysis，質地多面剖析法） 是質構儀最核心的測試模式。TPA由Szczeniak等人于1963年確立，通過質構儀探頭模擬人口腔的咀嚼運動，對樣品進行兩次壓縮——壓縮模擬牙齒咬合，返回觸發(fā)點后實施二次壓縮——通過軟件對輸出數據進行分析而同時得出多種質構特性參數。

除TPA外，質構儀還支持壓縮測試、穿刺測試、拉伸測試、剪切測試、循環(huán)測試等多種模式。

二、TEX系列質構儀使用全流程

規(guī)范的操作是獲得可靠、可重復測試數據的基石。以下以TEX系列質構儀為例，系統(tǒng)講解從開機到報告生成的完整操作流程。

第一步：開機準備

接通電源，等待儀器自檢完成并進入待機界面。檢查儀器各部件是否完好，探頭是否清潔。

TEX系列操作提示：TEX系列質構儀采用智能化控制系統(tǒng)，開機自檢完成后，觸摸屏界面會清晰顯示當前狀態(tài)，用戶可隨時查看儀器運行狀況。

第二步：樣品準備

樣品準備是獲得可靠測試結果的前提。根據測試目的，將樣品制備成統(tǒng)一規(guī)格：

• 食品樣品：可能需要切割成立方體或圓柱體，確保尺寸一致

• 藥品：片劑通常直接測試，膠囊需按標準處理

• 化妝品：需在特定容器中填充一致并消除氣泡

• 包裝材料：按標準裁切成規(guī)定尺寸

樣品的形狀、大小、數量都會影響測試結果。在取樣直徑不變的情況下，樣品高度變化會顯著影響硬度等質構參數。因此，樣品尺寸的標準化是保證數據可比性的關鍵。

TEX系列操作提示：TEX系列配備多種專用樣品夾具，可根據不同樣品類型選擇適配的固定方式，確保測試過程中樣品位置穩(wěn)定。

第三步：儀器校準

在使用質構儀之前，需要對儀器進行校準。校準的目的是確保儀器的測量精度和準確性。校準通常包括：

• 力值校準：使用標準砝碼對力量感應元進行標定

• 位移校準：確認探頭移動距離的準確性

• 零點校準：在無負載狀態(tài)下將力值歸零

TEX系列操作提示：TEX系列質構儀提供多種校準方式，用戶可根據需求選擇自動校準或手動校準模式。建議定期（如每月或每季度）進行一次全面校準。

第四步：測試方法與參數設置

這是測試的核心設計階段。合理的參數設置直接決定測試結果的有效性。

（1）選擇測試模式

根據測試目標選擇合適的測試模式：

• TPA模式：適用于需要同時獲取硬度、彈性、咀嚼性等多種參數的綜合評價

• 壓縮模式：適用于評估樣品的抗壓性能

• 穿刺模式：適用于評估樣品的穿透強度或凝膠強度

• 拉伸模式：適用于評估樣品的拉伸強度和延展性

（2）選擇探頭

質構儀設計有多種探頭可供選擇，如圓柱形、圓錐形、球形、針形、盤形、刀具、壓榨板、剪切探頭等。選擇原則如下：

（3）設定測試參數

核心測試參數包括：

• 測試速度：探頭下壓或返回的速度（mm/s）。不同樣品的適宜速度差異顯著——測試速度對面條等樣品的硬度和彈性影響顯著

• 觸發(fā)力：探頭接觸樣品表面并開始正式記錄的起始力值，用于確保每次測試起始位置一致

• 形變量/目標距離：設定測試終止條件，如下壓至樣品原始高度的某個百分比，或達到某個預定力值

• 停留時間：兩次壓縮之間的間隔時間（TPA模式）

TEX系列操作提示：TEX系列質構儀配備直觀易用的操作界面，用戶只需在觸摸屏或配套軟件中簡單設置測試參數，即可自動完成測試過程。儀器內置多種常用測試模板（如面條TPA、凝膠強度、片劑硬度等），一鍵調用即可快速開始測試。

第五步：測試執(zhí)行

將制備好的樣品穩(wěn)定置于測試平臺中心。啟動測試程序后，探頭將按照預設參數對樣品進行自動化操作，內置的高精度傳感器同步、實時記錄整個過程中力與時間、力與位移的全程變化。

操作要點：

• 確保樣品放置在探頭正下方

• 測試過程中避免觸碰儀器或樣品

• 注意觀察儀器狀態(tài)，及時處理異常情況

第六步：數據分析

測試完成后，軟件會生成典型的力-時間曲線或力-位移曲線。通過對特征曲線進行分析，可自動計算出所需的物性參數：

• 從TPA測試曲線中可直接得出硬度、彈性、內聚性、咀嚼性等參數

• 從穿刺測試中可得到破裂強度、穿透力等參數

TEX系列操作提示：TEX系列配備專業(yè)的數據處理和分析軟件，測試完成后自動生成詳細的測試報告，包括各項質構參數、圖表分析及結論建議。用戶可根據需要進行數據篩選、圖表生成和報告輸出等操作。測試數據可保存為文本文件、Excel文件或圖片格式，方便后續(xù)的數據分析和報告生成。

第七步：關機清理

關閉儀器電源，整理測試現場。清洗并保養(yǎng)探頭和其他配件，確保下次使用的準確性。

三、關鍵參數的設置技巧

1. 測試速度的選擇

測試速度對質構參數影響顯著。有研究表明，測試速度對硬度影響極顯著。一般來說：

• 軟質樣品（如酸奶、凝膠）：建議使用較慢速度（0.5-1 mm/s）

• 硬質樣品（如餅干、藥片）：可使用較快速度（1-5 mm/s）

• TPA測試：測前速度、測試速度和測后速度通常設置為一致

2. 壓縮比例的選擇

壓縮比例對所有TPA參數的影響均極顯著。其中，硬度和膠著性隨壓縮比例的增加而增加，而彈性、內聚性、回復性隨壓縮比例的增加而減少。標準壓縮比例一般為75%，但具體應根據樣品特性調整。

3. 觸發(fā)力的設定

觸發(fā)力用于確保每次測試的起始位置一致。對于表面不平整的樣品，建議設置較低的觸發(fā)力（如5g）；對于表面平整的硬質樣品，可適當提高觸發(fā)力。

四、常見測試場景與探頭選擇

1. 食品行業(yè)

質構儀在食品工業(yè)中應用最為廣泛。可用于評估面包的松軟度與老化程度，測定肉制品的嫩度與多汁性，分析果醬的粘稠度和糖果的脆度。

常見配置：圓柱探頭用于TPA測試；穿刺探頭用于凝膠強度測定；剪切探頭用于肉類嫩度評估。

2. 制藥行業(yè)

在制藥領域，TEX質構儀主要用于精確檢測片劑的硬度與脆碎度。合適的硬度確保藥片在包衣、包裝和運輸過程中不易破損。

常見配置：小直徑圓柱探頭用于片劑硬度測試；專用夾具用于膠囊穿刺測試。

3. 化妝品行業(yè)

TEX質構儀可客觀分析面霜、乳液、凝膠、口紅等產品的質地特性。通過測試產品的硬度、粘附性、鋪展性及乳化體系的穩(wěn)定性，研發(fā)人員可以科學地優(yōu)化配方。

4. 包裝與材料行業(yè)

在包裝行業(yè)，質構儀可用于測試包裝材料的力學性能，如抗壓強度、撕裂強度等。西奧機電TEX系列還可用于醫(yī)療器械材料、紡織品、紙張和紙板容器等的質構分析。

五、使用注意事項

1. 樣品標準化

樣品的形狀、大小、數量都會影響測試結果。在準備樣品時，要嚴格按照測試要求進行操作，確保樣品的準確性和代表性。樣品尺寸不一致是導致數據差異最常見的原因。

2. 環(huán)境控制

樣品的溫度和濕度環(huán)境控制常是關鍵前處理步驟，需參照行業(yè)慣例或內部標準進行。溫度對凝膠類樣品的強度影響尤為顯著。

3. 定期校準

定期對儀器進行校準和維護，確保測試結果的準確性和可靠性。不同類型的樣品可能需要不同的測試方法和參數設置。

4. 安全操作

在操作時，務必遵循安全規(guī)范，避免發(fā)生意外。TEX系列質構儀配備緊急停止、上下極限控制裝置及力量感應元過載保護功能，保障操作人員與設備安全。

六、西奧機電TEX系列質構儀的優(yōu)勢

濟南西奧機電有限公司（CELTEC西奧）推出的TEX系列質構分析儀，憑借以下核心優(yōu)勢，已成為食品、制藥、包裝等行業(yè)質構分析的專業(yè)選擇：

高精度測量：TEX系列采用高精度力學傳感器，能夠準確捕捉樣品在測試過程中的微小變化，確保測量結果的精確性。測量精度優(yōu)于0.1%，滿足科研與品控的雙重需求。

多樣化測試模式：支持壓縮、剪切、拉伸、穿刺、TPA全質構分析等多種測試模式，滿足不同樣品的測試需求。

智能化操作：配備直觀易用的操作界面和智能化控制系統(tǒng)，用戶只需簡單設置測試參數，即可自動完成測試過程。內置多種常用測試模板，一鍵調用標準化測試參數。

全面數據分析：測試結束后自動生成詳細的測試報告，包括各項質構參數、圖表分析及結論建議。數據可導出為Excel、PDF等多種格式，滿足質量管理體系下的數據追溯要求。

廣泛的應用覆蓋：TEX系列可分析的指標涵蓋硬度、脆性、彈性、粘性、咀嚼性、回復性、拉伸強度、抗壓強度、穿透強度等，廣泛應用于食品、藥品、化妝品、包裝材料、醫(yī)療器械、紡織品、紙張等多個領域。

定制化服務：西奧機電擅長針對特殊測試需求提供定制化服務和自動化改造方案，可根據用戶的具體樣品和測試目標，提供專屬的探頭、夾具和測試方案。

七、結語

質構儀將“口感”“手感”“觸感”等主觀體驗轉化為客觀、可量化的數據，為食品研發(fā)、藥品質控、化妝品配方優(yōu)化和材料性能評價提供了科學依據。掌握質構儀的正確使用方法——從樣品準備、儀器校準、參數設置到數據解讀——是獲得可靠測試結果的前提。

濟南西奧機電有限公司（CELTEC西奧）TEX系列質構分析儀，以高精度測量、多樣化測試模式、智能化操作和全面的數據分析能力，為各行業(yè)用戶提供了從入門到專業(yè)的完整質構分析解決方案。無論是食品企業(yè)的口感優(yōu)化、制藥企業(yè)的片劑硬度控制，還是包裝材料的力學性能評估，TEX系列都能以精準的數據助力產品品質提升。

如您對質構儀的使用方法或TEX系列產品有任何疑問，歡迎與西奧機電的技術團隊溝通交流。

本文依據質構分析相關技術資料及行業(yè)實踐撰寫，僅供參考。具體操作請以儀器操作規(guī)程及產品說明書為準。