In China werden aufgrund unvollständiger Wassererkennungsmethoden zig Milliarden Kilogramm Getreide während der Lagerung und des Transports aufgrund eines übermäßigen Feuchtigkeitsgehalts verrottet, was zu enormen Verlusten führt. Daher war die Getreidefeuchtigkeit seit jeher ein sehr wichtiger Qualitätsindikator, der vom Getreidesektor im In- und Ausland kontrolliert wird.
Wasser in Getreide wird gemäß den physikalischen Eigenschaften in freies Wasser (freies Wasser) und kombiniertes Wasser (Kristallwasser) unterteilt. Freies Wasser ist das Wasser, das durch physikalische Adsorption in den Kapillaren und molekularen Zwischenräumen innerhalb der Kornkörner kondensiert: gebundenes Wasser ist das Wasser, das durch chemische Einwirkung in Kornzellen und Kornmolekülstrukturen adsorbiert wird. Freies Wasser hat die allgemeinen Eigenschaften von normalem Wasser und hat einen wichtigen Einfluss auf die Qualität des Getreides. Getreidefeuchtigkeit bezieht sich auf den Gehalt an freiem Wasser.
Es gibt direkte und indirekte Methoden zum Nachweis von Feuchtigkeit.
Die direkte Methode besteht darin, die Feuchtigkeit im Korn direkt durch Trocknen oder chemische Methoden zu entfernen und den absoluten Feuchtigkeitsgehalt der Probe zu erfassen. Diese Methode weist eine hohe Erkennungsgenauigkeit auf, ist jedoch zeitaufwändig und nicht für die Online-Erkennung geeignet.
Die indirekte Methode besteht darin, den Wassergehalt einer Substanz durch Erfassen der physikalischen Größe (wie der elektrischen Leitfähigkeit, der Dielektrizitätskonstante usw.) der Substanz zu bestimmen. Solche Methoden sind im Allgemeinen schnell, einfach zu implementieren und bieten gute Aussichten für Entwicklung und Nutzung.
Technologie zur Messung der Kornfeuchte nach indirekter Methode
Das Feuchtigkeitsmessgerät vom Leitfähigkeitstyp basiert auf dem Prinzip, dass sich die Leitfähigkeit oder der Gleichstromwiderstand eines Objekts mit seinem Wassergehalt ändert, und erfasst den Wassergehalt des Objekts anhand der Änderung der Leitfähigkeit. Der Vorteil ist, dass der Mechanismus einfach ist, die Reaktionsgeschwindigkeit schnell ist und die Kosten niedrig sind. Der Nachteil ist, dass es im Allgemeinen notwendig ist, das Korn zu mahlen und es in einen Widerstand mit fester Größe und Form zu drücken. Der aktuelle Status beeinflusst auch die Genauigkeit der Erkennung.
Die Kapazitätsmethode basiert auf der Differenz der Dielektrizitätskonstante verschiedener Substanzen. Bei Raumtemperatur ist die Dielektrizitätskonstante von Wasser größer als die anderer Substanzen (Wasser ist 81 und Korn ist etwa 2 bis 5). Mit zunehmendem Wassergehalt einer Substanz steigt auch die Dielektrizitätskonstante. Wenn daher die Dielektrizitätskonstante einer Substanz erfasst wird, kann der Feuchtigkeitsgehalt in der Substanz berechnet werden. Abhängig von der zu messenden Substanz ist auch die Elektrodenstruktur des Kondensators unterschiedlich. Es gibt hauptsächlich Elektrodenstrukturen wie flache Platte und Zylinder. Das Kapazitätsverfahren verwendet eine berührungslose Erkennung, die eine hohe Zuverlässigkeit, einfache und wirtschaftliche sowie einfache Wartung aufweist. Es kann zur Online-Inspektion verwendet werden und eignet sich zur Erkennung eines hohen Wassergehalts. Die Nachteile sind viele Einflussfaktoren und komplexe Daten. Unter den Getreidefeuchtemessgeräten in der ehemaligen Sowjetunion wurden 43% mit der Kapazitätsmethode nachgewiesen. Gegenwärtig kann die Erkennungsgenauigkeit 0,5% erreichen und die Erkennungszeit beträgt weniger als 5 Minuten.
Die theoretische Grundlage des Infrarot-Absorptionsfeuchtemessgeräts ist das Beersche Gesetz. Feuchtigkeit hat eine starke Absorptionsbande für lange Infrarotstrahlung bei 1,649 m oder 1,94 / zm. Da der Wassergehalt einer Substanz unterschiedlich ist, ist auch die absorbierte Energie für eine bestimmte Wellenlänge der Strahlung unterschiedlich. Solange die Extinktion gemessen wird, kann der Wassergehalt bestimmt werden. Spezifische Methoden umfassen Reflexionsmethode, Projektionsmethode und Reflexionsprojektions-Verbundtyp. Die zur Erkennung von Lebensmittelfeuchtigkeit verwendete ist hauptsächlich reflektierend. Es hat die Vorteile eines berührungslosen Betriebs, einer hohen Geschwindigkeit, einer kontinuierlichen Erfassung, eines großen Erfassungsbereichs, einer hohen Genauigkeit, einer guten Stabilität usw. und kann die Feuchtigkeit leitfähiger Materialien mit der höchsten Genauigkeit von 0,1% messen. Der Nachteil ist, dass es durch die Form, Dichte und Dicke der Probe beeinflusst wird. Bei anderen Effekten ist es schwierig, die innere Feuchtigkeit der Substanz zu erfassen, und der Gerätepreis ist relativ hoch.
Das Mikrowellenverfahren verwendet Ultrahochfrequenzenergie, um den Feuchtigkeitswert durch die Änderung des von der Probe erzeugten Energieverlusts zu berechnen. Wasser hat im Vergleich zu Korn eine besonders hohe Dielektrizitätskonstante und es gibt einen maximalen Dielektrizitätsverlust im UHF-Bereich. Sein Vorteil ist die berührungslose Messung, die den absoluten Wert des Feuchtigkeitsgehalts erfassen und kontinuierlich online erfassen kann. Der Nachteil ist, dass aufgrund der Form, Dichte, Dicke usw. die Instrumentenstruktur komplex und der Preis hoch ist.
Das Neutronenfeuchtemessgerät arbeitet nach dem Prinzip der molekularen Streuung. Unter Verwendung einer Neutronenquelle, die schnelle Neutronen emittieren kann, treffen die emittierten schnellen Neutronen auf das Material, das Wasserstoffkerne enthält, und sie kollidieren miteinander, um zu langsamen Neutronen zu verlangsamen. Anhand der gemessenen Dichte langsamer Neutronen ist es möglich zu wissen, dass die Gesamtmenge an Wasserstoff zur Berechnung des Wassergehalts der Substanz verwendet wird. Es handelt sich um einen fortschrittlicheren Online-Feuchtigkeitsdetektor, der genau erfassen kann, ohne die Materialstruktur zu beschädigen und den normalen Betrieb des Materials zu beeinträchtigen. Das Neutronenfeuchtemessgerät hat die Nachteile der manuellen Kalibrierung und der instabilen Streuung von Wasserstoff.