關(guān)于糧食水分檢測(cè)方法的研究

糧食水分檢測(cè)對(duì)糧食的收購、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、加工貿(mào)易都具有十分重要的意義。水分一直是糧食的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)。應(yīng)用現(xiàn)代新的技術(shù)手段與理論方法來檢測(cè)糧食的水分，對(duì)有效解決糧食水分檢測(cè)中存在的問題，保證干燥過程中糧食的品質(zhì)與經(jīng)濟(jì)效益，具有非常重要的意義。

1.糧食水分檢測(cè)的主要方法

糧食水分檢測(cè)方法主要分為直接檢測(cè)法和間接檢測(cè)法，其中直接檢測(cè)法是通過烘干等方式，直接獲得糧食含水量。間接檢測(cè)法則利用其自身的物理、化學(xué)或光學(xué)特性與含水率存在的關(guān)系，而獲得其含水量。

1.1 直接法 電烘箱法：電烘箱法是利用電烘箱對(duì)被測(cè)物進(jìn)行加熱，使水分蒸發(fā)的物理現(xiàn)象進(jìn)行水分檢測(cè)，通過樣品加熱前后重量的變化檢測(cè)樣品水分，檢測(cè)時(shí)需要較長(zhǎng)的烘干時(shí)間，其優(yōu)點(diǎn)是精度高，可以作為標(biāo)準(zhǔn)用來檢驗(yàn)其他方法的檢測(cè)精度，一般用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)；減壓法：減壓干燥稱重，不受被測(cè)物料形狀影響，無需特殊的預(yù)處理，操作簡(jiǎn)便，可靠性高，適用于質(zhì)量管理和分析部門；紅外線加熱干燥法：紅外線加熱干燥法是利用紅外線加熱樣品使其失水，從而達(dá)到測(cè)量水分含量的目的。主要影響因素為溫度和加熱時(shí)間，紅外法不需加熱介質(zhì)，提高了熱能利用率，該法不能進(jìn)行在線測(cè)量；微波加熱法：微波加熱法是利用微波爐的磁控管所產(chǎn)生的2450MHz或915MHz的超高頻率微波快速振蕩糧食中的水分子，使分子相互碰撞和摩擦，進(jìn)而除去糧食中的水分；化學(xué)法：甲苯蒸餾法是一種較常用的化學(xué)測(cè)水方法，利用與水分不相溶的溶劑（甲苯、二甲苯）組成沸點(diǎn)較低的二元共沸體系，將試樣中的水分蒸餾出來。

1.2 間接法 電阻法：是利用糧食含水量不同引起電導(dǎo)率不同的原理測(cè)量水分的方法；電容法：電容法根據(jù)不同含水量的糧食介電常數(shù)不同的原理，來檢測(cè)糧食水分。根據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)形式不同分兩種類型，即量筒或量杯取樣傳感器和平板式電容傳感器；紅外射線法：通過測(cè)量被發(fā)射的紅外光的密度大小，來間接得出谷物水分含量，常用的光學(xué)結(jié)構(gòu)有反射式、透射式和相位式；微波法：是利用水對(duì)微波能量的吸收和反射，引起微波信號(hào)的相位和幅值變化的原理進(jìn)行水分檢測(cè)；中子法：測(cè)量過程為中子源發(fā)射的快中子和谷物當(dāng)中的氫原子核進(jìn)行碰撞，進(jìn)而散射并損失能量，緩慢后變?yōu)闊嶂凶?，形成以中子源為中心的熱中子云球，該球半徑和谷物氫原子?shù)量有關(guān)。根據(jù)氫原子核熱中子密度關(guān)系，得出氫原子數(shù)量，而氫原子又是水的組成成分，便可以推算出水分含量；摩擦阻力法：谷物的動(dòng)態(tài)摩擦阻力和含水率具有一定的函數(shù)關(guān)系，含水率大，摩擦阻力也大。該法干擾因素少，干擾強(qiáng)度低微，傳感技術(shù)穩(wěn)定、可靠，標(biāo)定方便，調(diào)整靈活，價(jià)格低，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

2.糧食水分檢測(cè)的主要儀器

現(xiàn)在國內(nèi)外開展電容式水分檢測(cè)儀器，取得了一定進(jìn)展。國內(nèi)有關(guān)單位與個(gè)人也積極開展了有關(guān)電容式水分檢測(cè)方面的研究工作。滕召勝等人研制了一種用于烘干機(jī)上的插桿式新型糧食水分傳感器，該傳感器為分機(jī)設(shè)計(jì)的WSCX-1儲(chǔ)糧溫度、水分自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)填補(bǔ)了倉儲(chǔ)糧食多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的空白，利于現(xiàn)場(chǎng)快速安裝且使用功耗非常低，目前已經(jīng)獲得一定的應(yīng)用。2007年吉林大學(xué)的張亞秋采用電容法檢測(cè)糧食水分，通過對(duì)溫度、水分、容重等檢測(cè)數(shù)據(jù)的融合，建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水分預(yù)測(cè)模型，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了糧食水分測(cè)量的溫度、容重補(bǔ)償和非線性校正，提高了水分檢測(cè)的精度。2011年張亞秋在上述基礎(chǔ)上進(jìn)一步將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫度補(bǔ)償算法與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了虛擬儀器軟件平臺(tái)，該軟件平臺(tái)具有操作簡(jiǎn)便，方便通過對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的使用消除溫度對(duì)水分檢測(cè)精度的影響。2009年八一農(nóng)墾大學(xué)的李愛傳、汪志強(qiáng)等采用了基于電容式的水分傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的研究，通過信息數(shù)字化采集實(shí)現(xiàn)糧食含水率的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與推廣。沈陽大學(xué)的景勇與丁嵐設(shè)計(jì)了基于電容式的水分檢測(cè)儀，通過試驗(yàn)并且經(jīng)過標(biāo)定分析出了糧食水分檢測(cè)的各參數(shù)（糧食水分含量、環(huán)境溫度、緊實(shí)度）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該糧食水分儀能夠滿足不同谷物的水分檢測(cè)需要。

除了前面闡述的各種水分檢測(cè)儀及水分檢測(cè)方法外，日本還利用減壓干燥法研制了VME型微量水分儀。德國伯朗伯公司的連續(xù)水分儀及日本京都電子的MKA-3型水分儀是采用的卡爾費(fèi)休法?？栙M(fèi)休法是公認(rèn)的高準(zhǔn)確性測(cè)量微量水分的經(jīng)典方法。北京先驅(qū)威鋒技術(shù)開發(fā)公司，推出了ZDJ-1S型全自動(dòng)卡氏微量水分測(cè)定儀。2010年吳文福、尹麗妍開展了基于糧食介電特性的水分檢測(cè)研究，得出包括含水率、空氣濕度、測(cè)試頻率、溫度和容重5個(gè)介電特性影響因素中含水率影響最大這一結(jié)論，使其成為糧食水分檢測(cè)的新手段。