引言

在食品、制藥、化妝品及材料科學(xué)等領(lǐng)域，產(chǎn)品的“質(zhì)地”往往是決定其品質(zhì)與用戶體驗(yàn)的核心要素——面包是否松軟、藥片硬度是否達(dá)標(biāo)、面霜是否易推開。然而，“松軟”“硬度”“順滑”這些描述詞帶有強(qiáng)烈的主觀色彩，不同評(píng)價(jià)人員給出的結(jié)論可能大相徑庭。

質(zhì)構(gòu)儀（Texture Analyser，又稱物性分析儀）的出現(xiàn)，改變了這一局面。它通過模擬咀嚼、擠壓、穿刺等動(dòng)作，將人們的主觀觸覺轉(zhuǎn)化為客觀、可量化的數(shù)據(jù)，可分析硬度、彈性、粘性、內(nèi)聚性、咀嚼性、拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、穿透強(qiáng)度等各項(xiàng)物性指標(biāo)。質(zhì)構(gòu)儀也因此成為國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的物性（質(zhì)構(gòu)）標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)儀器。

濟(jì)南西奧機(jī)電有限公司（CELTEC西奧）推出的TEX系列質(zhì)構(gòu)分析儀，集成了高精度傳感器、先進(jìn)的數(shù)據(jù)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(zhì)構(gòu)分析解決方案。本文將從實(shí)際操作角度出發(fā)，系統(tǒng)講解質(zhì)構(gòu)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(zhì)構(gòu)儀的基礎(chǔ)認(rèn)知

1. 什么是質(zhì)構(gòu)儀？

質(zhì)構(gòu)儀是一種測(cè)量材料機(jī)械和物理特性的儀器——通過受控的壓縮、拉伸、剪切等力學(xué)測(cè)試，量化樣品的硬度、內(nèi)聚性、粘附性、彈性、咀嚼性和拉伸強(qiáng)度等屬性。它不依賴主觀感官印象，而是以客觀數(shù)據(jù)反映樣品的質(zhì)地特性。

質(zhì)構(gòu)儀的核心結(jié)構(gòu)一般包括主機(jī)、專用軟件、備用探頭及附件等組成部分。主機(jī)內(nèi)部集成了精密的力學(xué)傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)記錄并分析測(cè)試數(shù)據(jù)。

2. 質(zhì)構(gòu)儀能測(cè)什么？

質(zhì)構(gòu)儀能夠測(cè)量的指標(biāo)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(nèi)部結(jié)合力

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

• 內(nèi)聚性（Cohesiveness） ：樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)合強(qiáng)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(fù)性（Resilience） ：樣品在壓縮后回彈的速度和程度

3. 質(zhì)構(gòu)儀的核心測(cè)試模式

TPA（Texture Profile Analysis，質(zhì)地多面剖析法） 是質(zhì)構(gòu)儀最核心的測(cè)試模式。TPA由Szczeniak等人于1963年確立，通過質(zhì)構(gòu)儀探頭模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，對(duì)樣品進(jìn)行兩次壓縮——壓縮模擬牙齒咬合，返回觸發(fā)點(diǎn)后實(shí)施二次壓縮——通過軟件對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析而同時(shí)得出多種質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)。

除TPA外，質(zhì)構(gòu)儀還支持壓縮測(cè)試、穿刺測(cè)試、拉伸測(cè)試、剪切測(cè)試、循環(huán)測(cè)試等多種模式。

二、TEX系列質(zhì)構(gòu)儀使用全流程

規(guī)范的操作是獲得可靠、可重復(fù)測(cè)試數(shù)據(jù)的基石。以下以TEX系列質(zhì)構(gòu)儀為例，系統(tǒng)講解從開機(jī)到報(bào)告生成的完整操作流程。

第一步：開機(jī)準(zhǔn)備

接通電源，等待儀器自檢完成并進(jìn)入待機(jī)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(zhì)構(gòu)儀采用智能化控制系統(tǒng)，開機(jī)自檢完成后，觸摸屏界面會(huì)清晰顯示當(dāng)前狀態(tài)，用戶可隨時(shí)查看儀器運(yùn)行狀況。

第二步：樣品準(zhǔn)備

樣品準(zhǔn)備是獲得可靠測(cè)試結(jié)果的前提。根據(jù)測(cè)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(cè)試，膠囊需按標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)裁切成規(guī)定尺寸

樣品的形狀、大小、數(shù)量都會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。在取樣直徑不變的情況下，樣品高度變化會(huì)顯著影響硬度等質(zhì)構(gòu)參數(shù)。因此，樣品尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化是保證數(shù)據(jù)可比性的關(guān)鍵。

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

第三步：儀器校準(zhǔn)

在使用質(zhì)構(gòu)儀之前，需要對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的目的是確保儀器的測(cè)量精度和準(zhǔn)確性。校準(zhǔn)通常包括：

• 力值校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)力量感應(yīng)元進(jìn)行標(biāo)定

• 位移校準(zhǔn)：確認(rèn)探頭移動(dòng)距離的準(zhǔn)確性

• 零點(diǎn)校準(zhǔn)：在無負(fù)載狀態(tài)下將力值歸零

TEX系列操作提示：TEX系列質(zhì)構(gòu)儀提供多種校準(zhǔn)方式，用戶可根據(jù)需求選擇自動(dòng)校準(zhǔn)或手動(dòng)校準(zhǔn)模式。建議定期（如每月或每季度）進(jìn)行一次全面校準(zhǔn)。

第四步：測(cè)試方法與參數(shù)設(shè)置

這是測(cè)試的核心設(shè)計(jì)階段。合理的參數(shù)設(shè)置直接決定測(cè)試結(jié)果的有效性。

（1）選擇測(cè)試模式

根據(jù)測(cè)試目標(biāo)選擇合適的測(cè)試模式：

• TPA模式：適用于需要同時(shí)獲取硬度、彈性、咀嚼性等多種參數(shù)的綜合評(píng)價(jià)

• 壓縮模式：適用于評(píng)估樣品的抗壓性能

• 穿刺模式：適用于評(píng)估樣品的穿透強(qiáng)度或凝膠強(qiáng)度

• 拉伸模式：適用于評(píng)估樣品的拉伸強(qiáng)度和延展性

（2）選擇探頭

質(zhì)構(gòu)儀設(shè)計(jì)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(shè)定測(cè)試參數(shù)

核心測(cè)試參數(shù)包括：

• 測(cè)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(cè)試速度對(duì)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(cè)試起始位置一致

• 形變量/目標(biāo)距離：設(shè)定測(cè)試終止條件，如下壓至樣品原始高度的某個(gè)百分比，或達(dá)到某個(gè)預(yù)定力值

• 停留時(shí)間：兩次壓縮之間的間隔時(shí)間（TPA模式）

TEX系列操作提示：TEX系列質(zhì)構(gòu)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(jiǎn)單設(shè)置測(cè)試參數(shù)，即可自動(dòng)完成測(cè)試過程。儀器內(nèi)置多種常用測(cè)試模板（如面條TPA、凝膠強(qiáng)度、片劑硬度等），一鍵調(diào)用即可快速開始測(cè)試。

第五步：測(cè)試執(zhí)行

將制備好的樣品穩(wěn)定置于測(cè)試平臺(tái)中心。啟動(dòng)測(cè)試程序后，探頭將按照預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)樣品進(jìn)行自動(dòng)化操作，內(nèi)置的高精度傳感器同步、實(shí)時(shí)記錄整個(gè)過程中力與時(shí)間、力與位移的全程變化。

操作要點(diǎn)：

• 確保樣品放置在探頭正下方

• 測(cè)試過程中避免觸碰儀器或樣品

• 注意觀察儀器狀態(tài)，及時(shí)處理異常情況

第六步：數(shù)據(jù)分析

測(cè)試完成后，軟件會(huì)生成典型的力-時(shí)間曲線或力-位移曲線。通過對(duì)特征曲線進(jìn)行分析，可自動(dòng)計(jì)算出所需的物性參數(shù)：

• 從TPA測(cè)試曲線中可直接得出硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性等參數(shù)

• 從穿刺測(cè)試中可得到破裂強(qiáng)度、穿透力等參數(shù)

TEX系列操作提示：TEX系列配備專業(yè)的數(shù)據(jù)處理和分析軟件，測(cè)試完成后自動(dòng)生成詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告，包括各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)參數(shù)、圖表分析及結(jié)論建議。用戶可根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、圖表生成和報(bào)告輸出等操作。測(cè)試數(shù)據(jù)可保存為文本文件、Excel文件或圖片格式，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和報(bào)告生成。

第七步：關(guān)機(jī)清理

關(guān)閉儀器電源，整理測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。清洗并保養(yǎng)探頭和其他配件，確保下次使用的準(zhǔn)確性。

三、關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置技巧

1. 測(cè)試速度的選擇

測(cè)試速度對(duì)質(zhì)構(gòu)參數(shù)影響顯著。有研究表明，測(cè)試速度對(duì)硬度影響極顯著。一般來說：

• 軟質(zhì)樣品（如酸奶、凝膠）：建議使用較慢速度（0.5-1 mm/s）

• 硬質(zhì)樣品（如餅干、藥片）：可使用較快速度（1-5 mm/s）

• TPA測(cè)試：測(cè)前速度、測(cè)試速度和測(cè)后速度通常設(shè)置為一致

2. 壓縮比例的選擇

壓縮比例對(duì)所有TPA參數(shù)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(nèi)聚性、回復(fù)性隨壓縮比例的增加而減少。標(biāo)準(zhǔn)壓縮比例一般為75%，但具體應(yīng)根據(jù)樣品特性調(diào)整。

3. 觸發(fā)力的設(shè)定

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

四、常見測(cè)試場(chǎng)景與探頭選擇

1. 食品行業(yè)

質(zhì)構(gòu)儀在食品工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛?？捎糜谠u(píng)估面包的松軟度與老化程度，測(cè)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(cè)試；穿刺探頭用于凝膠強(qiáng)度測(cè)定；剪切探頭用于肉類嫩度評(píng)估。

2. 制藥行業(yè)

在制藥領(lǐng)域，TEX質(zhì)構(gòu)儀主要用于精確檢測(cè)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(yùn)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(cè)試；專用夾具用于膠囊穿刺測(cè)試。

3. 化妝品行業(yè)

TEX質(zhì)構(gòu)儀可客觀分析面霜、乳液、凝膠、口紅等產(chǎn)品的質(zhì)地特性。通過測(cè)試產(chǎn)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(xué)地優(yōu)化配方。

4. 包裝與材料行業(yè)

在包裝行業(yè)，質(zhì)構(gòu)儀可用于測(cè)試包裝材料的力學(xué)性能，如抗壓強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等。西奧機(jī)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(zhì)構(gòu)分析。

五、使用注意事項(xiàng)

1. 樣品標(biāo)準(zhǔn)化

樣品的形狀、大小、數(shù)量都會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。在準(zhǔn)備樣品時(shí)，要嚴(yán)格按照測(cè)試要求進(jìn)行操作，確保樣品的準(zhǔn)確性和代表性。樣品尺寸不一致是導(dǎo)致數(shù)據(jù)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(guān)鍵前處理步驟，需參照行業(yè)慣例或內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。溫度對(duì)凝膠類樣品的強(qiáng)度影響尤為顯著。

3. 定期校準(zhǔn)

定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。不同類型的樣品可能需要不同的測(cè)試方法和參數(shù)設(shè)置。

4. 安全操作

在操作時(shí)，務(wù)必遵循安全規(guī)范，避免發(fā)生意外。TEX系列質(zhì)構(gòu)儀配備緊急停止、上下極限控制裝置及力量感應(yīng)元過載保護(hù)功能，保障操作人員與設(shè)備安全。

六、西奧機(jī)電TEX系列質(zhì)構(gòu)儀的優(yōu)勢(shì)

濟(jì)南西奧機(jī)電有限公司（CELTEC西奧）推出的TEX系列質(zhì)構(gòu)分析儀，憑借以下核心優(yōu)勢(shì)，已成為食品、制藥、包裝等行業(yè)質(zhì)構(gòu)分析的專業(yè)選擇：

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

多樣化測(cè)試模式：支持壓縮、剪切、拉伸、穿刺、TPA全質(zhì)構(gòu)分析等多種測(cè)試模式，滿足不同樣品的測(cè)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(jiǎn)單設(shè)置測(cè)試參數(shù)，即可自動(dòng)完成測(cè)試過程。內(nèi)置多種常用測(cè)試模板，一鍵調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試參數(shù)。

全面數(shù)據(jù)分析：測(cè)試結(jié)束后自動(dòng)生成詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告，包括各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)參數(shù)、圖表分析及結(jié)論建議。數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為Excel、PDF等多種格式，滿足質(zhì)量管理體系下的數(shù)據(jù)追溯要求。

廣泛的應(yīng)用覆蓋：TEX系列可分析的指標(biāo)涵蓋硬度、脆性、彈性、粘性、咀嚼性、回復(fù)性、拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、穿透強(qiáng)度等，廣泛應(yīng)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(gè)領(lǐng)域。

定制化服務(wù)：西奧機(jī)電擅長(zhǎng)針對(duì)特殊測(cè)試需求提供定制化服務(wù)和自動(dòng)化改造方案，可根據(jù)用戶的具體樣品和測(cè)試目標(biāo)，提供專屬的探頭、夾具和測(cè)試方案。

七、結(jié)語

質(zhì)構(gòu)儀將“口感”“手感”“觸感”等主觀體驗(yàn)轉(zhuǎn)化為客觀、可量化的數(shù)據(jù)，為食品研發(fā)、藥品質(zhì)控、化妝品配方優(yōu)化和材料性能評(píng)價(jià)提供了科學(xué)依據(jù)。掌握質(zhì)構(gòu)儀的正確使用方法——從樣品準(zhǔn)備、儀器校準(zhǔn)、參數(shù)設(shè)置到數(shù)據(jù)解讀——是獲得可靠測(cè)試結(jié)果的前提。

濟(jì)南西奧機(jī)電有限公司（CELTEC西奧）TEX系列質(zhì)構(gòu)分析儀，以高精度測(cè)量、多樣化測(cè)試模式、智能化操作和全面的數(shù)據(jù)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(zhì)構(gòu)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(xué)性能評(píng)估，TEX系列都能以精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)助力產(chǎn)品品質(zhì)提升。

如您對(duì)質(zhì)構(gòu)儀的使用方法或TEX系列產(chǎn)品有任何疑問，歡迎與西奧機(jī)電的技術(shù)團(tuán)隊(duì)溝通交流。

本文依據(jù)質(zhì)構(gòu)分析相關(guān)技術(shù)資料及行業(yè)實(shí)踐撰寫，僅供參考。具體操作請(qǐng)以儀器操作規(guī)程及產(chǎn)品說明書為準(zhǔn)。