糧食水分檢測對于糧食收購、加工、儲藏、運輸具有重要意義。在我國,由于水分檢測手段不完善,每年有數(shù)量達百億斤的糧食因水分含量過高在儲藏與運輸過程中霉爛變質(zhì),損失巨大。因此,糧食水分一直是國內(nèi)外糧食部門控制的一項非常重要的質(zhì)量指標。今天,我們簡單聊一聊那些被我們用過的糧食水分檢測方法~
如何理解糧食水分
糧食中的水分按物理性質(zhì)分為游離水(自由水)和結(jié)合水(結(jié)晶水)。游離水是通過物理吸附作用凝聚在糧食顆粒內(nèi)部的毛細管內(nèi)和分子間隙中的水分:結(jié)合水是通過化學作用吸附在糧食細胞內(nèi)和糧食分子結(jié)構(gòu)中的水分。游離水具有普通水的一般性質(zhì),對糧食的質(zhì)量有著重要的影響,糧食水分就是指游離水的含量。
糧食水分檢測方法
近20年來,糧食水分的檢測技術(shù)迅速發(fā)展,檢測方法和思想層出不窮,主要的糧食水分檢測方法可見下表。
類別 檢測方法 | 類別 檢測方法 |
直接法 干燥法-減壓法 | 直接法 干燥法-電烘箱法 |
直接法 干燥法-微波加熱法 | 直接法 干燥法-紅外加熱法 |
直接法 化學法-卡爾·費休法 | 直接法 化學法-蒸餾法 |
間接法 電測法-電導(dǎo)法 | 直接法 化學法-碳化鈣法 |
間接法 紅外射線法 | 間接法 電測法-電容法 |
間接法 中子法 | 間接法 微波法 |
間接法 色譜法 | 間接法 核磁共振法 |
直接法是通過干燥或化學方法,直接去除糧食中的水分,檢測出樣品的絕對含水量。此類方法檢測精度高,但費時,不適用于在線檢測。
間接法是通過與水分有關(guān)的物理量(例如物質(zhì)的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等)的檢測,相應(yīng)地測定出物質(zhì)的含水量。此類方法一般速度較快,易實現(xiàn)在線檢測,具有較好的開發(fā)和利用前景。
間接法糧食水分測定技術(shù)
電導(dǎo)式水分儀是利用物體的電導(dǎo)或直流電阻隨其含水量的不同而變化的原理設(shè)計的,根據(jù)電導(dǎo)的變化來檢測物體的含水量。其優(yōu)點是機構(gòu)筒單,響應(yīng)速度快,成本低等;缺點是一般需要把糧食磨碎,壓制成固定大小和形狀的電阻,不宜檢測微量及高含水量物質(zhì)的水分,此外,電極與樣品接觸時的狀態(tài),也會影響檢測的精度。
電容法是利用不同物質(zhì)的介電常數(shù)差異而設(shè)計的。常溫下,水的介電常數(shù)比其它物質(zhì)的介電常數(shù)大(水為81,糧食約為2~5)。隨著物質(zhì)含水量的增加,介電常數(shù)也響應(yīng)增大,所以,若檢測出物質(zhì)的介電常數(shù),就可以計算出物質(zhì)中的水分含量。根據(jù)所測物質(zhì)不同,電容的電極結(jié)構(gòu)也有所不同,主要有平板式、圓筒式等電極結(jié)構(gòu)。電容法采用的是非接觸檢測,可靠性高,簡便經(jīng)濟,易維護,可用于在線檢鍘,適合于檢測高含水量。缺點是影響因素多、數(shù)據(jù)復(fù)雜。前蘇聯(lián)谷物水分儀中,采用電容法檢測的占43%。目前檢測精度可達0.5%,檢測時間小于5min。
紅外吸收式水分儀的理論基礎(chǔ)是比爾定律,水分在1.649m或1.94/zm被長的紅外輻射有強烈的吸收帶。由于物質(zhì)含水量不同,對特定波長輻射的吸收能量也不同,只要 測得吸光度便能完成含水率的測定。具體方法有反射法、投射法、反射投射復(fù)合式。用于糧食水分檢測主要是反射式。它具有無接觸、速度快、連續(xù)檢測、檢測范圍大、準確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,而且可以測導(dǎo)電性物質(zhì)的水分,最高精度可達0.1%;缺點是受樣品形狀、密度、厚度等影響,難以檢測物質(zhì)內(nèi)部水分,設(shè)備價格也相對較高。
微波法就是利用超高頻能量通過樣品產(chǎn)生能量損耗的變化來計算出水分值。水與糧食的介電常數(shù)相比特別高,而且在超高頻范圍內(nèi)存在介電損耗最大值。其優(yōu)點是非接觸 測量,能檢測水分含量的絕對值,可以連續(xù)在線檢測。缺點是受形狀、密度、厚度等影響,儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格高。
中子式水分儀是根據(jù)分子散射原理工作的。采用能發(fā)射快中子的中子源,散出的快中子與含有氫原子核的物質(zhì)相遇,相互之間發(fā)生碰撞而減慢為慢中子,根據(jù)測出的慢中子的密度就可能知含氫的總量,計算出物質(zhì)含水量。它是一種較先進的在線檢測水分儀,能在不破壞物料結(jié)構(gòu)和不影響物料正常運行狀態(tài)下準確檢測。中子水分儀存在著需由人工進行標定、氫的散射性不穩(wěn)定等缺點。
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