Влагомеры зерна без измельчения образцов

Posted by   oratorslova Гончаров Сергей
23/10/2020

Первоначальная пробоподготовка при анализе влажности зерна в лаборатории необходима при использовании термо-гравиметрического метода, когда навеска размалывается лабораторной мельницей, помещается в сушильный шкаф и по изменению веса образца до и после просушивания, путем взвешивания на весах, возможно точно определить содержание влаги.
Портативный измеритель влажности зерна это своеобразная мини-лаборатория, носимая в руках, в десятки раз позволяющая уменьшить время на исследование влаги в зерновых и бобовых культурах, экономичная и скоростная.

Учитывая тренд на получение параметров качества именно цельного зерна (это касается и инфракрасных анализаторов и влагомеров), используется диэлектрический или резистивный метод, чтобы избежать стадии измельчения, которая трудоемкая (при ручном дроблении при помощи медицинского скальпеля, ступки с пестиком) и энергозатратная (в случае электромельницы с мощным двигаталем). Соответственно различают 2 разновидности приборов:

  • с закрытой крышкой герметичной измерительной камерой;
  • с удлиненными щупами – электродами.

Принцип действия каждого из измерителей влажности диаметрально противоположный, но главное, что их можно взять с собой для эксплуатации в полевых условиях - а это мобильность, взяв запасной элемент питания и можно хоть целый день проходить контрольные участки, снимая показатели, чтобы составить объективную карту распределения.

Единственное и по сути ключевое требование к приборам, измеряющим влажность зерновых – разница между воздушно-тепловым, ГОСТовским способом и экспресс замером, не должна превышать 1 %.

Емкостные влагомеры для зерна

Возьмем к примеру 2 вида устройства от компании SUPERTECH: Farmpro и Farmpoint. Названия похожи, а главное по внешнему виду они мало различаются. До тех пор пока пока не заглянем внутрь камеры. Или хотя бы на внутреннюю поверхность крышки.

  1. В первом случае сразу понятно, что это измеритель влажности зерна с размолом, который на несколько десятых долей процента, но уменьшающий погрешность. Но сегодня наш разговор не об этой серии с жерновами-зернодробителями.
  2. А вот второй влагомер, без ромбовидных насечек, трущих зерновую пробу, чтобы получить гомогенизированную “кашу”, предназначен как раз для засыпки именно цельного зерна. То есть продукт никак не меняет свою физическую форму: не разрезается, не нагревается и не сдавливается. И теоретически, если его высыпать и поместить в том же количестве обратно, результат будет тот же. Почти. Поскольку повторяемость никогда не достигает 100 % и это предусмотрено в технических характеристиках.

Как правило, аналитическое лабораторное оборудование, функционирующее на механическом, химическом, нагревательном или другом принципе, относится к так называемому прямому типу измерения.

Пример. Один из важних показателей качества зерна это активность альфа-амилазы. В условиях лаборатории потребуется спектрофотометр, набор хим реактивов, включая хлористый кальций, йод, посуда для их хранения, сито, центрифуга, пш метр, весы… Много, долго, сложно и дорого.
Но есть альтернатива - измерение числа падения, данным которого все доверяют. Для этих целей нужен клейстер из перемешанной в вискозиметрических пробирках муки и воды, возвратно-поступательное взбалтывание в лабораторном приборе ПЧП, специальными штоками с насадками в сочетании с высокой температурой наружной поверхности стекла, подореваемого в водяной бане. На все про все несколько минут.

Диэлькометрические приборы для измерения влажности разных видов зерна также относятся к непрямым и реализуют зависимость между емкостью зерновой пробы и водой, находящейся в связанном молекулярном состоянии и распределяемой по разным структурным компонентам: оболочке, эндосперму, зародышу и др. Они тоже переносные, но есть исключения – портативно-лабораторные влагомеры зерна, делающие по сути то же самое, но плюс еще измеряющие натуру (насыпную плотность), а иногда еще сразу и температуру. Их еще называют влагонатуромеры. И как правило - калибровок у них побольше.

Принцип действия

Каждое зерно, а также их совокупность обладают уникальной диэлектрической постоянной. Образец зерновой культуры рассматривается как конденсатор, через который пропускается переменный ток. С точки зрения электропроводности хоть одна зерновка, хоть объем из сотен или тысяч относятся к полупроводникам. То есть ток проводят, но хуже чем проводники. Но это если речь идет о постоянном токе. А вот переменное электромагнитное поле легко пронзает зерновую массу, и в зависимости от влажности, сигнал затухает больше или меньше.

Чем выше влажность зерна, тем ниже емкость

Если продолжить аналогию с конденсаторами как радиоэлектронными компонентами, растет ток утечки. Анализируя, как изменяются электрические характеристики, пропорциональные содержанию влаги, измеритель влажности по запрограммированным в памяти алгоритмам, пересчитывает полученную аналоговую информацию в цифровое значение влажности.
Но это если речь идет только об одной культуре – например пшенице.

Калибровки

Если две и больше, то функционал приборов придется расширить опцией выбора калибровок. И большинство влагомеров зерна, которые можно купить в Украине, спроектированы на 16-20 и более таких настроек, чтобы удовлетворить спрос агрономов, выращивающих разные культуры.
При этом цена в зависимости от количества калибровок почти не растет, поскольку наибольший удельный вес в стоимости занимает "железо": корпус, измерительная камера, дисплей и микросхемы.

Усреднение

Если пробы отобраны с поля в нескольких местах, то среднее арифметическое, которое автоматически подсчитывается, дает более объективную картину.
Поскольку отдельные колоски могут быть под тенью деревьев, другие в естественной впадине – низине, а третьи постоянно под палящим летним солнцем.

Пробоподготовка

Достаточно хотя бы минимальной подготовки пробы.
Необходимо убрать шелуху от колосьев, частички почвы, насекомых, твердые включения и по возможности визуально отобрать поврежденные зерна, чтобы выборка была максимально репрезентативной.

 

Щуповые влагомеры для зерна

Относятся к резистивным, как и идентичные по конструкции аналоги для сена и сыпучих материалов (опилок, песка, почвы). С ним еще проще. Эти инструменты позволяют анализировать влажность как прямо в насыпи, погрузив два удлиненных электрода - щупа в слой зерна или даже прямо в закрытых мешках, что актуально например на рынке при оптовых закупках, чтобы продавец не "подсунул" влажное зерно, которое хранится не долго, может прорасти, после чего в лучшем случае перейдет в разряд фуражного, на корм домашней птице и животным.

Принцип действия

Измеряется электропроводность сотен зерен, попавших между электродами. Электрический ток проходит через массу, поэтому значение влажности отображается на дисплее практически мгновенно. Чтобы еще больше увеличить точность, стоит подвигать измеритель для контроля влажности зерна вперед-назад, чтобы было зафиксировано максимальное значение.

Корректировка

Зачастую, особенно при сортообновлении, заводские калибровки могут "грешить", если для исследования поступило зерно нового сорта. Необходимо уточнять у менеджеров интернет-магазинов наличие этой важной функции.
Суть в том, что прибор показывает например 13,2 %, а стандартный, лабораторный метод при помощи шкафа сушильного, уточняет, что образец зерна имеет влажность 13,5 %. Эту разницу 0,3 % можно ввести, чтобы при каждом замере, это число автоматически добавлялось к результату.
Указанная процедура чем-то напоминает так называемое смещение ИК-анализатора для зерна и продуктов, когда калибровочная прямая "поднимается" вверх или вниз, в зависимости положительного или отрицательного поправочного коэффициента.

Компенсация температуры

Исследуемые образцы зерна и сам влагомер могут различаться по температуре. Для минимизации погрешности предусматривается автоматическая компенсация температуры за счет терморезистора. Однако здесь есть пределы и если разница ощутима, следует подождать, чтобы температуры сравнялись.

АНАЛИЗАТОР GRAINSENSE

Недавнее