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检测粮食水分的方法
2017-10-13 阅读(848)
粮食在收购、存储、运输和加工的过程中，水分的检测和控制非常重要，现对目前的粮食水分检测方案进行收集和综合分析，并系统地阐述了国内现有的各种粮食水分的测量的常用方法、原理及其测量特性。
1、引言
粮食的水分含量是评价粮食品质的重要指标，是粮食检测的基本项目。正常的粮食都含有适量的水分，并且水分含量通常保持在一定范围之内，这是粮食维持生命及保持其固有良种品质和食用品质所必需的。由于受到收获早晚、成熟度及气候条件的影响，粮食的水分含量是变化的数值。粮食水分的检测方法概括起来可分为无损检测和有损检测两大类。无损检测是指在不破坏待测物原来的状态和化学性质等前提下，通过粮食本身的物理、光学及化学特性来测其含水量。有损检测则是指在测量的过程中待测物粉碎或发生了化学变化，致使其不能保
持原有的形状、结构或组分。在这两类中，无损检测的方法更经济、快捷，发展也zui为迅速，是当今世界水分检测的主流。
现就粮食水分检测浅谈其常用的主要方法。
2、粮食水分无损检测的主要方法
2.1 直接干燥法
直接干燥法是指将待测样品置于烘箱中，根据ASAE 标准，在130 ℃的温度下保持19 h，测量前后的质量差，即为其水分含量。
2.2 电容法
电容法是根据水分的介电常数远远大于粮食中其他成分的介电常数，水分含量的变化势必引起电容量变化的原理，通过测量与样品中水分变化相对应的电容变化即可知粮食的水分含量。
以上两种方法的测量原理非常简单，技术相对来说也较成熟，但都存在不足之处：直接干燥法测量周期较长，人为干扰因素多，并且不能进行在线测量；电容法的影响因素较多，在精度和重复性等方面难以达到国家规定标准。随着人工智能和数据融合技术的发展，为数据综合处理提供了新的途径，目前也取得了一些可喜的结果。
2.3 红外线加热干燥法？
红外线加热干燥法是利用红外线加热样品使其失水，从而达到测量水分含量的目的。主要影响因素为温度和加热时间，该法不能进行在线测量。
2.4 微波加热法
微波加热法是利用微波炉的磁控管所产生的2 450 MHz 或915 MHz 的超高频率微波快速振荡粮食中的水分子，使分子相互碰撞和摩擦，进而去除粮食中的水分。与传统干燥法相比，这两种方法缩短了测量周期、减少了能耗。其中，红外法不需加热介质，提高了热能利用率；微波法操作方便，并可同时测量多种样品，但它存在温层效应和棱角效应，造成微波的不均匀，从而影响测量精度。
2.5 射线法
近红外线反射光谱(NIRS)是在1964 年应用于粮食水分测定的。由于不同的分子对不同波长的近红外光具有不同特征的吸收，当用近红外光(波长为1 940 nm)照射样品时，漫反射光的强度与样品的成分含量有关，服从朗伯—比尔定律。该方法测量快速、简单，无需对粮食进行烘干，只需在仪器前流动即可检测，但仅属于表面测量技术，很难反映整个物料的体积水分(内部水分)，测量精度受粮食籽粒的大小、形状和密度影响。
2.6 微波吸收法
微波吸收法始于19 世纪40 年代，它利用粮食中的水分对微波能量的吸收或微波空腔谐振频率和相位等参数随水分的变化来间接地测量水分含量。其优点为灵敏度高、速度快、安全、不损坏物料、可在线连续测量、测量信号易于联机数字化和可视化；缺点是检测下限不够低，易引起驻波干扰，测量值与物料成分有关，不同品种需单独标定。
3 粮食水分有损检测的主要方法
3.1 105 ℃恒重法
用比水沸点略高的温度(105 °±2 ℃)使经过粉碎的定量式样中的水分全部汽化蒸发，根据所失水分的质量来计算水分含量。该方法是水分检测zui常用的标准方法之一。
3.2 定温定时烘干法
该方法又称130 °±2 ℃电烘箱法。其原理为：在一定规格的烘盒内称取经过粉碎的试样，在规定加热温度的烘箱内烘干一定时间，烘干前后质量差即为水分含量。
3.3 双烘法
双烘法主要用于测量高含水量粮食。测量时，先称取整粒试样20 g～30 g，放入105 ℃烘箱中烘干30 min，取出冷却称质量，然后粉碎，再用105 ℃恒重法进行烘干测量。
3.4 隧道式烘箱法
隧道式烘箱法也是定温定时法的一种，它将象限秤与烘箱结合起来，烘干试样后无需冷却可直接用象限秤称量，并可在象限秤上直接读出试样的水分含量。
当然我们还可以根据感官来对粮食进行含水量测定，通过与标准样品对照，手摸眼看来感官鉴定杂质；手摸掐、眼看、牙咬、听声来判断水分。
例如，大豆的含水量鉴别。大豆含水量的感官鉴别主要是应用齿碎法，而且要根据不同季节而定，水分相同而季节不同，齿碎的感觉也不同。冬季：水分在12 %以下时，齿碎后可呈4块～5 块；水分在12 %～13 %时，虽然能破碎，但不能碎成多块；水分在14 %～15 %左右时，齿碎后豆粒不破碎而形成肩状，豆粒四周裂成许多小口，牙齿的痕迹会留在豆粒上，豆粒被牙齿咬过的部分出现透明现象。夏季：水分在12 %以下时，豆粒能齿碎并发出响声；水分在12 %以上时，齿碎时不易破碎面且没有响声。良质大豆——水分在12 %以下，次质大豆——水分在12 %以上。
4 结束语
水分是粮食贮藏、收购、加工、运输过程中必须测量的重要质量指标。近几十年来，粮食水分检测技术发展迅速，形成了多种水分检测方法。总体上可分为直接法和间接法两大类。直接方法是通过干燥方法和化学方法，直接检测出粮食中的含水量，检测精度高，但费时，不适于在线和现场检测。间接法是通过检测与水分有关的物理量(例如物质的电导率、介电常数等)，间接地测定物质的水分，一般速度较快，易实现在线检测。目前比较常用的是烘箱法，当然，也有其他方法被应用于实际生产中。
