概述

肌肉剪切力检测仪，亦称肉品剪切力测定仪、肉嫩度仪或沃‑布剪切力测定仪，是一种基于沃‑布（Warner‑Bratzler）剪切力测定原理专门用于量化评估畜禽肉及肉制品嫩度特性的专用检测设备。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，直接关系到消费者对肉类的接受程度与购买意愿。

该仪器模拟人的牙齿对肌肉及各类食品的咀嚼作用，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实时记录切割过程中的力值变化，并自动捕捉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。嫩度值以牛顿（N）表示，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。该检测仪符合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》和NY/T 2660‑2014《肉牛生产性能测定技术规范》等农业行业标准。

肌肉剪切力检测仪广泛应用于肉牛养殖与育种单位、肉类加工企业、质量监督部门、商品检验机构、高等院校及科研院所，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

肌肉剪切力检测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。根据NY/T 2793-2015的规定，该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。

• 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：可扩展应用于果蔬、面制品等食品的嫩度、硬度等物性参数测定，对肉品质分析以及家畜育种提供直接数据。

• 科研与育种：在家畜育种中，嫩度是评价肉用动物生产性能的重要指标。根据NY/T 2660‑2014《肉牛生产性能测定技术规范》，剪切力值是肉牛胴体性状的测定指标之一。该检测仪为育种筛选和遗传评估提供量化依据。

• 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

肌肉剪切力检测仪基于沃‑布剪切力（Warner‑Bratzler Shear Force，WBSF）测试原理进行设计。沃‑布剪切力法是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。

嫩度是指肉在切割时所需的剪切力。剪切力是指测试仪器的刀具切断被测肉样时所用的力。通过传感器记录刀具切割肉样时的力值情况，并把测定的剪切力峰值（力的最大值）作为肉样嫩度值。嫩度是评价肉制品食用物理特性的重要指标，其反映了肉中各种蛋白质的结构特性、肌肉中脂肪的分布状态及肌纤维中脂肪数量等。

测试过程：按规定尺寸制备的标准化肉样（使用直径1.27 cm的圆形钻孔取样器制备肉柱，孔样长度不少于2.5 cm）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（标准剪切速度为1 mm/s，即60 mm/min）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），将该值作为肉样的嫩度值。

测试标准

肌肉剪切力检测仪的设计、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，由农业部于2006年7月10日发布，2006年10月1日正式实施。该标准规定了肉嫩度剪切力测定的术语和定义、原理、仪器与设备、试样制备、测定步骤、结果计算与表述等要求，适用于家畜及大型禽类肉的嫩度测定。

其中对沃‑布剪切刀的具体尺寸做出了严格规定：刀具厚度为3.0 mm ± 0.2 mm，刃口内角度为60°，内三角切口高度≥35 mm，砧床口宽为4.0 mm ± 0.2 mm。该标准是肌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，2015年8月1日正式实施，由国家农业部发布。该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。该标准涵盖了肉色、口感和水分保持能力等多个重要指标，包括肉的pH值、颜色、嫩度（剪切力）、蒸煮损失、汁液流失和离心损失等关键指标。

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。该标准将肉色、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，进一步确立了剪切力测定法在肉牛育种和品质评价中的应用地位。

仪器特征

肌肉剪切力检测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减速电机，传动准确，静音运行，确保施力过程的稳定性和测试结果的准确性。量程为200 N（其他量程可选），力值分辨率达0.01 N，精度为±0.5%，位移精度为0.1 mm。

• 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3.0 mm ± 0.2 mm，刃口内角度为60°，内三角切口高度≥35 mm。砧床口宽为4.0 mm ± 0.2 mm，确保测试的规范性和结果的可比性。刀具及砧床均采用不锈钢材质，耐用不生锈。

• 圆形钻孔取样器：配套供应直径1.27 cm的圆形钻孔取样器，用于从熟制肉样中钻取标准化肉柱。沿肌纤维方向取样，孔样长度不少于2.5 cm。取样位置应距离样品边缘不少于5 mm。

• 智能化操作平台：配备7英寸HMI人机界面触摸屏，菜单显示，实时显示力‑位移过程曲线，操作直观、简单。全自动完成测试，具有测试数据统计处理功能。整个试验过程自动运行，无需手动运算，软件自动判断试验完毕，自动上升回到初始位置。

• 灵活速度调节：测试速度在1‑300 mm/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1 mm/s（即60 mm/min）。

• 数据输出功能：内置热敏微型打印机，实验结束后可随时打印测试结果，或整组试验完毕后查询后打印结果，方便记录。用户可根据需要在单位N与kg之间自由切换。

• 安全保护机制：配置电磁限位、急停按钮等多重安全保护装置，确保测试过程安全可靠。

• 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

肌肉剪切力检测仪的典型技术参数如下：

• 量程：0～200 N

• 精度：±0.5%

• 分辨率：0.01 N

• 测试速度：1～300 mm/min（无级可调），标准剪切速度1 mm/s（60 mm/min）

• 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

• 圆形钻孔取样器直径：12.7 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：内置热敏微型打印机

• 安全保护：电磁限位、急停按钮

• 电源：AC 220 V 50 Hz

使用方法

依据NY/T 1180‑2006标准规定，肌肉剪切力检测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2.54 cm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1500 W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℃。

使用配套的直径1.27 cm圆形钻孔取样器，沿与肌纤维平行的方向钻切肉样。取样时，将取样器垂直压入肌肉块，旋转取出后推出肉柱。孔样长度不少于2.5 cm。取样位置应距离样品边缘不少于5 mm，两个取样的边缘间距不少于5 mm，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

检查仪器水平，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 mm/s，即60 mm/min），设置测试行程等参数。

3. 仪器校准

使用经计量溯源的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，确保肌纤维方向与刀具切割方向垂直——即肉柱中的肌纤维方向应与刀口走向垂直放置。将处理好的肉柱置于仪器的刀槽上，使肉柱居中放置，避免偏斜。

5. 执行测试

启动测试程序，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。剪切力值越小表示肉的嫩度越好。根据NY/T 2793‑2015，剪切力范围为0‑10 kgf，不同品质等级的肉质具有不同的剪切力参考范围。

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3.0 mm ± 0.2 mm）。刀具、砧床均采用不锈钢材质，耐用不生锈。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。仪器长期不使用时应断开电源。

5. 砧床检查：定期检查砧床口宽（标准为4.0 mm ± 0.2 mm），如因长期使用磨损导致口宽变化，应及时更换砧床，以免影响测试准确性。

6. 取样器维护：圆形钻孔取样器每次使用后应清洗干净并擦干，防止生锈。定期检查刃口是否锋利，如变钝应及时修磨或更换。

7. 环境管理：仪器应置于清洁、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0‑200 N）。将砝码依次悬挂于传感器上，通过仪器校准程序调整显示值，使其与标准砝码的质量值一致。测定仪器的测定值与检测标准砝码的准确值的误差范围应在±0.1%以内。

• 零点校准：确保传感器处于空载状态下（未接触任何物体），执行零点校准操作，设备自动完成零点标定。

• 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1 mm/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全面校准。如检定周期为一年，校准间隔不建议超过一年半，且中间需进行期间核查，保留相关记录。

• 期间核查：建议每月使用标准砝码进行力值快速核查，确保仪器持续处于正常工作状态。每日使用前应进行空载校准及标准砝码验证。

• 特殊情形：仪器经过维修、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；检查仪器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；确认剪切速度设置是否符合标准要求（标准为1 mm/s）。

• 故障五：仪器无法启动或触摸屏无响应。

  • 排除：检查电源连接。尝试重启仪器。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；重启仪器和打印机。

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。该仪器不仅适用于肉品质的客观评价，还可为家畜育种筛选与胴体性状分级提供核心数据支撑。