概述

肉品剪切力测量仪（又称肉嫩度仪或沃‑布剪切力测定仪）是一种依据沃‑布剪切力法（Warner‑Bratzler Shear Force Method）专门用于量化评估肉类及肉制品嫩度的专用检测设备。嫩度是评价肉品食用品质的核心指标之一，指肉在咀嚼时对剪切、撕裂作用的抵抗能力，直接影响消费者对肉类的接受程度。该仪器采用标准沃‑布（Warner‑Bratzler）剪切刀以恒定速度切断肌肉纤维，通过高精度力值传感器记录切割过程中的最大力值（峰值剪切力），将该数值作为肉样嫩度的量化指标。剪切力值与肉的嫩度呈负相关：剪切力值越小，表明肉的嫩度越高；剪切力值越大，肉的嫩度越差。肉品剪切力测量仪依据NY/T 1180‑2006《肉嫩度的测定 剪切力测定法》等农业行业标准设计，广泛应用于肉类加工企业、肉牛养殖与育种单位、质量监督部门、商品检验机构、高等院校及科研院所等，为肉品质量分析、加工工艺优化以及家畜育种工作提供直接且可靠的数据支持。

适用样品

本测量仪主要适用于以下类型的样品及检测场景：

• 畜禽肉：适用于猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉、鸭肉等畜禽肉的嫩度测定，包括不同部位（如背最长肌、腰大肌、腿肌等）的鲜肉、排酸肉、冷冻肉解冻后的样品。

• 加工肉制品：适用于火腿、香肠、培根、肉干等加工肉制品的嫩度及质构特性评估。

• 其他食品：通过更换不同夹具，可扩展应用于鱼糜凝胶强度、奶酪、果蔬硬度等其他食品物性学分析。

• 科研与育种：在畜禽育种中，嫩度是评价肉用动物生产性能的重要指标，为育种筛选提供量化依据。

• 适用行业：肉类加工企业、食品生产企业、质检机构、海关检验检疫部门、科研院所及高校食品科学实验室。

测试原理

该测量仪基于沃‑布剪切力测试原理进行设计。嫩度是指肉在切割时所需的剪切力，即测试仪器的刀具切断被测肉样时所用的力。从力学角度看，剪切是物体受到两个大小相等、方向相反但作用线紧贴的力，使物体受力处的两个截面产生相对错动，当力值达到一定程度时，物体即被切断。

测试过程中，按规定尺寸制备的标准化肉样置于仪器的砧床上，专用沃‑布剪切刀在驱动系统带动下以恒定速度垂直向下运动，沿垂直于肌纤维的方向切割肉样。刀具在切断肌肉纤维的过程中，高精度力值传感器实时记录力值变化，系统自动捕捉并记录切割过程中的最大力值（峰值剪切力），将该峰值力值作为肉样的嫩度值。嫩度值以牛顿（N）表示，剪切力越小，肉的嫩度越高。该原理基于国际通用的沃‑布剪切力法（Warner‑Bratzler Shear Force，WBSF），利用物料剪切的原理来评价肌肉嫩度，在一定范围内剪切力与嫩度呈负相关，因此可通过测定剪切过程中的最大剪切力来量化嫩度。

测试标准

该测量仪的设计、制造和使用严格遵循以下农业行业标准：

• NY/T 1180‑2006《肉嫩度的测定 剪切力测定法》：中华人民共和国农业行业标准，由农业部提出，全国畜牧业标准化技术委员会归口，于2006年7月10日发布，2006年10月1日正式实施。本标准规定了肉嫩度的测定方法，适用于家畜及大型禽类肉的嫩度测定。标准中规定了沃‑布剪切刀的具体尺寸：刀具厚度为3.0mm±0.2mm，刃口内角度为60°，内三角切口高度≥35mm，砧床口宽为4.0mm±0.2mm。本标准是肉嫩度测试的核心依据。

• NY/T 2793‑2015《肉的食用品质客观评价方法》：农业行业标准，于2015年5月21日发布，由全国畜牧业标准化技术委员会归口。本标准规定了肉的食用品质指标的术语和定义、客观评价方法，适用于生鲜猪肉、牛肉、羊肉和鸡肉食用品质指标的客观评价。该标准明确将剪切力定义为“指测试仪器的刀具切断被测肉样时所用的力，反映肉的嫩度”，并注明通常采用Warner‑Bratzler剪切法。

• NY/T 2660‑2014《肉牛生产性能测定技术规范》：农业行业标准，于2014年10月17日发布，2015年1月1日实施，由全国畜牧业标准化技术委员会归口。该标准规定了肉牛主要生产性能测定的性状与方法，适用于肉牛生产与经营中的性能测定，将肉色、脂肪颜色、大理石花纹、剪切力值、肌肉脂肪含量、pH、滴水损失等列为胴体性状的测定指标。

仪器特征

现代肉品剪切力测量仪普遍具备以下技术特征：

• 高精度测控系统：采用PLC（可编程逻辑控制器）工业控制系统，配合精密滚珠丝杆和步进电机，确保施力过程的稳定性和测试结果的准确性。量程为200N（其他量程可选），力值分辨率达0.01N，精度为±0.5%，位移精度为0.1mm。

• 灵活速度调节：测试速度在1‑300mm/min范围内无级调速，可根据不同样品特性选择适宜的测试速度。标准剪切速度为1mm/s（即60mm/min）。

• 专用沃‑布剪切刀具：配备符合NY/T 1180标准的专用沃‑布剪切刀，刀具厚度为3.0mm±0.2mm，刃口内角度为60°，内三角切口高度≥35mm。砧床口宽为4.0mm±0.2mm，确保测试的规范性和结果的可比性。

• 智能化操作平台：配备7英寸HMI人机界面触摸屏，操作直观、简单。可方便设置测试速度、样品信息等参数，并实时显示力‑位移曲线。

• 自动进样功能（可选）：可选配自动进样测试装置，一次性测量多个样品，提高批量测试效率。

• 数据输出功能：内置点阵式微型打印机，方便记录测试结果。可选配计算机软件，进行数据存储、分析和报告生成。

• 安全保护机制：配置限位和过载保护装置，确保测试过程安全稳定。

• 自动回位功能：测试结束后，刀具可按自设速度自动回位，提升批量测试效率。

技术参数

该测量仪的典型技术参数如下：

• 量程：200 N（其他可选）

• 精度：±0.5%

• 分辨率：0.01 N

• 测试速度：1～300 mm/min（无级可调）

• 位移精度：0.1 mm

• 刀具厚度：3.0 mm ± 0.2 mm

• 刃口内角度：60°

• 内三角切口高度：≥35 mm

• 砧床口宽：4.0 mm ± 0.2 mm

• 控制系统：PLC工业控制系统

• 显示系统：7英寸HMI人机界面触摸屏

• 数据输出：内置点阵式微型打印机

• 安全保护：限位保护、过载保护

使用方法

依据NY/T 1180‑2006标准规定，肉品剪切力测量仪的使用应遵循标准化操作流程：

1. 样品制备
取肉样（通常为背最长肌），剔除表面脂肪和结缔组织。将肉样切成厚度约为2.54cm的肉块，放入密封袋中排气密封。将密封肉样置于功率不低于1500W的恒温水浴锅中加热，用热电偶测温仪监测肉样中心温度，加热至中心温度达到70℃时取出，冷却至中心温度为0℃～4℃。

使用直径1.27cm的圆形钻孔取样器，沿与肌纤维平行的方向钻切肉样，孔样长度不少于2.5cm。取样位置应距离样品边缘不少于5mm，两个取样的边缘间距不少于5mm，剔除有明显缺陷的孔样。每个肉样至少制备3个测试样块，取样后应立即测定。

2. 测试前准备
检查测量仪水平，确认刀具及砧床清洁无损伤。开启电源预热。在触摸屏上设置测试速度（标准规定为1‑300mm/min范围内可调，常用速度为60mm/min，相当于1mm/s），设置测试行程等参数。

3. 仪器校准
使用标准砝码对力值传感器进行校准，确保力值测量精度。测定仪器的准确度应使用国家法定计量单位认可的标准砝码测试，测量值与检测标准砝码的准确值的误差范围应在±0.1%以内。

4. 试样安装
将制备好的肉样水平放置在砧床上，使肌纤维方向与刀具切割方向垂直。肉样应居中放置，避免偏斜。刀具空载运行所受到的剪切力应≤0.147N。

5. 执行测试
启动测试程序，沃‑布剪切刀以设定速度垂直向下运动，沿垂直于肌纤维方向切割肉样。仪器实时记录力‑位移曲线，自动捕捉并记录切割过程中的最大力值（峰值剪切力），将该峰值力值作为肉样的嫩度值。

6. 结果记录与计算
记录每个试样的峰值剪切力值，取至少3个样块测定结果的平均值作为该肉样的嫩度值。嫩度值计算时应减去空载运行最大剪切力。剪切力以牛顿（N）表示，结果保留至小数点后两位。同一肉样有效肉样数据的测量值允许的相对偏差值应≤15%。

7. 数据判定
将实测嫩度值与产品标准或企业内部标准进行比较，判定肉品嫩度等级。一般剪切力参考分级标准为：0～2kg为很嫩，2～5kg为嫩，5～7kg为中等，7～9kg为较粗硬，9～10kg为粗硬，11kg以上为很粗硬。嫩度值越小表示肉的嫩度越好。

8. 测试结束
刀具自动回位，取下样品，清理测试区域。

维护保养

1. 日常清洁：每次测试后，用软布或刷子清洁刀具、砧床及测试台面，去除残留的肉屑或油脂。该设备没有防水功能，禁止在潮湿或漏雨的场所使用。禁止使用腐蚀性清洁剂。

2. 刀具检查：定期检查沃‑布剪切刀刃口有无磨损、变形或缺损，确保刀具尺寸符合标准要求（厚度3.0mm±0.2mm）。如发现刀具磨损严重，应及时更换。

3. 运动部件保养：定期检查丝杆、导轨等运动部件，保持清洁并按需添加专用润滑脂。

4. 传感器保护：避免超量程使用，严禁对力值传感器施加冲击载荷。

5. 砧床检查：定期检查砧床口宽（标准为4.0mm±0.2mm），如因磨损导致口宽变化，应及时更换砧床。

6. 防碰撞保护：设备体积小，应与硬物避免碰撞，以免造成设备不稳定。

7. 环境管理：测量仪应置于清洁、干燥、无振动的环境中，避免阳光直射和温度剧烈波动。建议环境温度控制在10‑30℃，相对湿度≤80%。

8. 定期校准：仪器的精度会随着使用时间的增加而降低，建议每年进行一次全面校准，由具备资质的计量机构执行。使用中如对测量结果产生疑问，应及时进行校准验证。校准应由专业人员进行，并保留校准记录。

校准方法与周期

1. 校准方法：

   • 力值校准：使用经计量溯源的标准砝码，对力值传感器进行多点校准（通常覆盖测量范围0‑200N）。测定仪器的测量值与检测标准砝码的准确值的误差范围应在±0.1%以内。使用一键校准功能时，每次校准的时间需要间隔5秒。

   • 速度校准：使用秒表和位移测量工具，测量刀具在一定时间内的实际移动距离，计算实际速度，确保其与设定值（标准要求1mm/s）误差在允许范围内。

   • 位移精度校准：使用标准量块对位移测量系统进行校准。

   • 刀具尺寸校准：使用游标卡尺定期检查刀具厚度、刃口角度等几何尺寸，确保符合NY/T 1180标准要求。

2. 校准周期：

   • 建议周期为12个月，由具备资质的计量机构执行。

   • 期间核查：建议每月使用标准砝码进行力值快速核查，确保测量仪持续处于正常工作状态。

   • 特殊情形：测量仪经过维修、更换刀具、搬运或对测试结果产生疑问时，应及时进行校准。

常见故障与排除方法

• 故障一：测试结果重复性差。

  • 排除：检查样品制备是否标准化（尺寸、加热温度、冷却条件等）；确认肉样放置方向是否一致（肌纤维方向与切割方向垂直）；检查刀具是否磨损；检查测量仪是否在校准有效期内；确保同一肉样测量值的相对偏差≤15%。

• 故障二：力值显示异常或为零。

  • 排除：检查力值传感器连接线是否松动；确认测试前是否执行了清零操作；检查是否超量程使用导致传感器损坏。

• 故障三：刀具运动卡顿或异响。

  • 排除：立即停止使用。检查丝杆和导轨是否有异物或缺乏润滑，进行清洁和润滑。如问题依旧，可能涉及机械部件磨损，需联系专业维修。

• 故障四：刀具无法切断肉样。

  • 排除：检查刀具是否锋利，有无缺口或磨损；检查设定的行程是否足够；检查砧床口宽是否因磨损而变大。

• 故障五：测量仪无法启动或触摸屏无响应。

  • 排除：检查电源连接。尝试重启测量仪。若触摸屏失灵，可能是内部连接问题或屏幕故障，需联系厂家技术支持。

• 故障六：微型打印机不工作。

  • 排除：检查打印机连接线；检查打印纸是否用尽或卡纸；重启测量仪和打印机。

重要提示：以上内容基于通用技术规范和行业标准。在实际应用中，应严格遵守NY/T 1180‑2006《肉嫩度的测定 剪切力测定法》、NY/T 2793‑2015《肉的食用品质客观评价方法》、NY/T 2660‑2014《肉牛生产性能测定技术规范》 等相关标准的版本规定，并建立相应的标准操作规程。样品制备的加热温度和时间是影响嫩度测定结果的关键因素，应严格按照标准要求执行。沃‑布剪切刀的几何尺寸直接影响测试结果，应定期检查确认符合标准要求。所有测试仪器需处于有效的校准状态，并由经过培训的人员操作。测试结果的判定需严格依据产品对应的质量标准或企业内部标准。