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剪切測試

模擬牙齒切咬食物的動作,量測最大剪切力與斷裂特性。

剪切測試 — 測試動作示意動畫

第1部分

什麼是 剪切測試

剪切測試以專用切刀以固定速度切割樣品,並由高靈敏度力量感測器連續記錄整個切割過程的力量變化。與壓縮測試不同,它更直接模擬牙齒切咬食物的動作,所測得的最大剪切力即代表樣品的硬度或韌性指標。

主要應用領域

烘培製品與餅乾肉類加工品蔬果與農產品乳製品與起司水產品與魚糜穀物與零食糖果與口香糖義大利麵與麵食

量測的質地特性

最大剪切力 Max shear force剪切功 Work of shear硬度 Hardness

第2部分

原理及操作流程

測試原理

剪切探頭以固定速度向下切割固定於測試台上的樣品,力量感測器連續記錄整個切割過程。所測得的最大剪切力代表樣品的硬度或韌性。比壓縮更直接地模擬牙齒切咬食物。

操作流程

1

樣品定位

將樣品放在開槽刀片或剪切槽正確位置,中心對齊刀刃並記錄尺寸。

2

觸發與起始

探頭下移,達到觸發力(例如 25 gf)才開始記錄,排除空行程干擾。

3

剪切過程

以固定速度(例如 2 mm/s)切割,力量達峰值後樣品斷裂,力量隨之下降。

4

達到目標深度

探頭繼續到預設目標距離(例如 5 mm),完整記錄切割過程。

5

返回起點與數據計算

探頭返回起點,軟體計算最大正力(硬度)與剪切功。

參數設定建議

依樣品與應用選擇的標準或建議參數,可直接作為測試起點。

標準測試參數(以餅乾為例)

速度測試模式啟點(觸發力)目標延遲
2 mm/s距離(壓)25 gf5 mm0 sec

第4部分

測試數據解讀與分析

剪切曲線的最大力代表剪切阻力(硬度或韌性);曲線下面積為剪切功,代表完整切斷樣品所做的總功,對無明顯峰值的韌性樣品(如果乾、去核乾棗)比最大力更能反映口感;峰值數量與波動程度則反映脆性與結構不均勻性。

曲線圖表

圖表準備中

【待補】此測試動作的圖表尚未提供

參數定義與計算

測試完成後,軟體依曲線自動計算以下參數

最大剪切力 Max shear force

切割過程的最大力量,代表硬度或韌性。

計算:剪切曲線最大正力

剪切功 Work of shear

切割曲線下的面積,代表切斷樣品所需的總能量。

計算:剪切曲線面積

平均剪切力 Average shear force

剪切平台區的平均力量,代表持續的切割阻力。

第5部分

應用案例

適用測試樣品

以下樣品使用此測試動作,點選可查看完整測試資訊

應用案例與數據範例

剪切刀具對照

華納–布拉茨勒切刀用於餅乾、羊角麵包、肉品與乳酪;五刃克萊默批量剪切組用於穀物棒、脫水玉米粒、豌豆與泡菜;壓克力切刀組用於煮熟的義大利麵(AACC 16-50);鋼線奶油切刀用於奶油與人造奶油。

第6部分

常見問題解答

如何選擇適合的剪切探頭?

探頭選擇主要依據樣品形狀與測試目的:單一樣品的硬度或韌性測試(如餅乾、肉類、水果)首選華納-布拉茨勒切刀;批量顆粒或塊狀樣品(如蔬菜罐頭、肉丁、穀物棒)選用克萊默批量剪切測試組;軟質乳製品選用鋼線奶油切刀;需測量外部與內部差異的食品(如口香糖、杏仁)選用鋒利切刀。

剪切測試與TPA壓縮測試有何不同?

剪切測試透過切割力模擬牙齒切咬動作,主要測量樣品的剪切阻力(硬度/韌性),通常只進行一次下壓,計算最大剪切力與剪切功。TPA壓縮測試則模擬完整咀嚼過程,進行雙重壓縮,可獲得8-9項質地參數。快速品管驗收多用剪切測試;深度質地剖析則用TPA。

為何含夾雜物的餅乾剪切結果差異較大?

含堅果、巧克力豆、果乾等夾雜物的餅乾,其表面硬度不均勻,若夾雜物位於刀片切割路線上,可能強化或弱化局部結構,導致力量讀數大幅波動。建議適當提高觸發力以避免過早觸發,並增加重複測試次數(至少 10 次),以統計方式評估整體硬度分布。

克萊默批量剪切測試有何優勢?

克萊默批量剪切測試組的最大優勢在於一次可同時剪切多個樣品(5刃或10刃),有效降低個體差異對數據的影響。特別適合顆粒形狀不規則的食品(如豌豆、玉米、蝦子),批量測試的標準差更小,數據代表性更高,適合品管中的批次驗收與比較研究。

測試溫度對剪切結果有多大影響?

測試溫度對剪切力影響顯著,特別是含油脂的食品(奶油、起司、巧克力)與冷凍食品(冰淇淋)。溫度升高通常使脂肪軟化,剪切力下降;降溫則增加硬度。建議所有比較測試均在相同溫度下進行,並在報告中明確記錄測試溫度。

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