1 前言

顆粒強度是評價糧食作物物理質量的重要指標之一。大豆作為我國重要的糧食和經濟作物，廣泛用于食品加工、飼料生產及油脂提取等領域。在收獲、運輸、儲存及加工過程中，大豆籽粒承受著不同程度的機械作用力。若大豆顆粒強度不足，在收獲、運輸及儲存過程中容易破裂破損，產生破碎粒和損傷粒，不僅造成糧食損耗，還會影響大豆的商品品質、發芽率及后續加工效果。研究表明，大豆籽粒的破損強度與品種、含水率、受力方向等因素密切相關。

大豆為硬質橢球形脆性顆粒，受壓達到臨界壓力后直接破裂，適配儀器脆性顆粒-球形顆粒檢測模式。《GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量》適用于粒徑尺寸在1.0 mm ~ 20.0 mm和抗壓力值在0.5 N ~ 10000 N的球形、柱形和條形顆粒抗壓強度的測量。美國農業與生物工程師協會標準ASAE S368.4為農產品的壓縮特性測定提供了方法參考。GB 1352-2023《大豆》規定了大豆的質量要求及檢驗方法。

本方案基于HM-KD顆粒強度測定儀構建標準化檢測體系，依據GB/T 44750-2024通用顆粒強度檢測標準，結合大豆的顆粒特性，詳細規定了樣品選取、測定步驟及結果計算方法，確保檢測結果準確可靠，滿足產品質量控制與合規性評價需求。本方法適用于各類商品大豆的顆粒強度檢測，滿足糧食收儲企業質量控制、育種機構品種篩選、加工企業來料檢驗及科研機構材料研究等應用場景。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

HM-KD顆粒強度測定儀（全型號通用）；鼓風干燥箱；游標卡尺或電子數顯卡尺（精度0.02 mm）；鑷子等。

圖1：HM-KD顆粒強度測定儀外觀圖

2.2 耗材與輔助用品

大豆顆粒；無水乙醇（分析純）；無塵軟毛刷。

3 實驗方法

3.1 樣品準備

取樣：按照GB/T 41948《顆粒表征 樣品準備》的規定進行取樣。從批量產品中隨機采集具有代表性的大豆樣品，取樣量應足夠完成全部測試。

樣品篩選：用游標卡尺測量大豆樣品的直徑，篩分出30粒表面無明顯缺陷、形狀規整的大豆顆粒。

樣品預處理：大豆含水率對其強度有顯著影響。建議在測試前將樣品置于鼓風干燥箱中，在40 ~ 50℃條件下干燥至恒重，然后置于干燥器中冷卻至室溫，密封備用。

3.2 樣品測試步驟

開機自檢：開啟儀器電源，選擇顆粒類型（大豆屬于脆性顆粒），儀器自動完成整機自檢。壓桿自動升降歸零，自檢完成后，界面顯示“待檢測"。

模式選擇：選擇球形顆粒檢測界面，清空歷史測試數據。

樣品放置：用鑷子夾取1顆大豆顆粒平穩放置于樣品托盤中心區域，保證顆粒居中無傾斜。

注：大豆顆粒具有各向異性，不同受壓方向的測試結果差異顯著。建議統一采用平放方式，以確保測試結果的可比性。

啟動測試：點擊“開始"進行測試。壓桿勻速向下運動，接觸樣品后實時顯示當前壓力值。

數據采集：儀器持續實時采集壓力數值，大豆顆粒受壓破碎瞬間蜂鳴報警，設備自動記錄破碎峰值壓力，壓桿自動回升至初始位置，單次測試數據自動存入系統。

清理托盤：單次測試完成后，用毛刷清掃托盤內大豆碎屑，再進行下一粒測試。

平行測試：每組連續有效測試15粒，中途若顆粒打滑、未破碎觸發超壓保護，點擊“停止"舍棄本次數據，重新檢測。

圖2：大豆顆粒尺寸的測量與烘干

4 結果與討論

4.1 結果統計

儀器自動存儲15組單粒顆粒破碎壓力值，自動計算：

單粒顆粒強度：破碎瞬間最大壓力，單位N；

批次平均顆粒強度：15組數據算術平均值，單位N；

變異系數Cv：反應大豆顆粒強度均勻性，用于評價品種特性及批次一致性。

無需額外換算公式，直接以儀器輸出平均壓力作為最終檢測結果。

4.2 測試結果

圖3：樣品測試過程與數據圖

4.3 精密度

變異系數越小，說明顆粒均勻性越好。顆粒的品種、產地、含水率、尺寸大小及測試方位會影響顆粒強度結果。

5 方案特點與優勢

5.1 HM-KD顆粒強度測定儀優勢

全型號適用：KD1-KD3均可執行本方案，操作方法一致。

操作簡便：觸摸交互界面，參數一鍵設定，自動計算并支持打印。

自動化程度高：設有自動超壓保護裝置，防止超大硬度顆粒損傷傳感器。

高分辨率：0.01N高分辨率，精準區分不同品種、不同產地大豆的強度微小差異，便于品種篩選與質量控制。

5.2 方案適用性

樣品類型：黃大豆、青大豆、黑大豆、飼料豆等各類商品大豆。

檢測范圍：顆粒直徑0.2 ~ 25 mm、0.5 ~ 25 mm（根據儀器型號）。

高效穩定：單個樣品檢測時間短，重復性好，滿足批量檢測需求。

5.3 質量控制要點

含水率控制：測試前應進行烘干或恒溫恒濕平衡處理。

定期校準：定期使用砝碼校準力值，保證數據準確度。

環境要求：工作環境溫度10 ~ 30℃，相對濕度≤ 70%的條件下使用。

放置規范：大豆具有各向異性，不同受壓方向結果差異顯著，建議統一采用平放方式。

樣品代表性：確保選取的顆粒具有代表性，能真實反映該批次樣品的整體質量狀況。

操作規范：測試過程中應保持儀器清潔干燥，檢測完成后使用毛刷清理碎屑。

6 結論

本方案依據《GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量》國家標準，結合HM-KD系列顆粒強度測定儀，提供了標準化的大豆顆粒強度測定方法。該方法針對大豆的脆性顆粒特性及各向異性特點，采用脆性顆粒-球形顆粒檢測模式，規定了統一的測試方位，操作簡便、自動化程度高、結果準確可靠。本方法可有效評價大豆顆粒在收獲、運輸、儲存和加工過程中的抗破裂能力，適用于糧食收儲企業質量控制、育種機構品種篩選、加工企業來料檢驗及科研機構材料研究等應用場景。

7 參考文獻

[1] GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量[S].

[2] GB/T 41948 顆粒表征 樣品準備[S].

[3] GB 1352-2023大豆[S].

山東恒美電子科技有限公司 應用研究部