關于糧食水分檢測方法的研究

糧食水分檢測對糧食的收購、運輸、儲藏、加工貿易都具有十分重要的意義。水分一直是糧食的一項重要質量指標。應用現代新的技術手段與理論方法來檢測糧食的水分，對有效解決糧食水分檢測中存在的問題，保證干燥過程中糧食的品質與經濟效益，具有非常重要的意義。

1.糧食水分檢測的主要方法

糧食水分檢測方法主要分為直接檢測法和間接檢測法，其中直接檢測法是通過烘干等方式，直接獲得糧食含水量。間接檢測法則利用其自身的物理、化學或光學特性與含水率存在的關系，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被測物進行加熱，使水分蒸發的物理現象進行水分檢測，通過樣品加熱前后重量的變化檢測樣品水分，檢測時需要較長的烘干時間，其優點是精度高，可以作為標準用來檢驗其他方法的檢測精度，一般用于實驗室檢測；減壓法：減壓干燥稱重，不受被測物料形狀影響，無需特殊的預處理，操作簡便，可靠性高，適用于質量管理和分析部門；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，從而達到測量水分含量的目的。主要影響因素為溫度和加熱時間，紅外法不需加熱介質，提高了熱能利用率，該法不能進行在線測量；微波加熱法：微波加熱法是利用微波爐的磁控管所產生的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，進而除去糧食中的水分；化學法：甲苯蒸餾法是一種較常用的化學測水方法，利用與水分不相溶的溶劑（甲苯、二甲苯）組成沸點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率不同的原理測量水分的方法；電容法：電容法根據不同含水量的糧食介電常數不同的原理，來檢測糧食水分。根據傳感器結構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：通過測量被發射的紅外光的密度大小，來間接得出谷物水分含量，常用的光學結構有反射式、透射式和相位式；微波法：是利用水對微波能量的吸收和反射，引起微波信號的相位和幅值變化的原理進行水分檢測；中子法：測量過程為中子源發射的快中子和谷物當中的氫原子核進行碰撞，進而散射并損失能量，緩慢后變為熱中子，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數量有關。根據氫原子核熱中子密度關系，得出氫原子數量，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：谷物的動態摩擦阻力和含水率具有一定的函數關系，含水率大，摩擦阻力也大。該法干擾因素少，干擾強度低微，傳感技術穩定、可靠，標定方便，調整靈活，價格低，便于實現自動控制。

2.糧食水分檢測的主要儀器

現在國內外開展電容式水分檢測儀器，取得了一定進展。國內有關單位與個人也積極開展了有關電容式水分檢測方面的研究工作。滕召勝等人研制了一種用于烘干機上的插桿式新型糧食水分傳感器，該傳感器為分機設計的WSCX-1儲糧溫度、水分自動測試系統填補了倉儲糧食多參數自動檢測的空白，利于現場快速安裝且使用功耗非常低，目前已經獲得一定的應用。2007年吉林大學的張亞秋采用電容法檢測糧食水分，通過對溫度、水分、容重等檢測數據的融合，建立了基于BP神經網絡的水分預測模型，通過數據融合技術與神經網絡的優化，實現了糧食水分測量的溫度、容重補償和非線性校正，提高了水分檢測的精度。2011年張亞秋在上述基礎上進一步將神經網絡溫度補償算法與虛擬儀器技術相結合，開發了虛擬儀器軟件平臺，該軟件平臺具有操作簡便，方便通過對神經網絡建模的使用消除溫度對水分檢測精度的影響。2009年八一農墾大學的李愛傳、汪志強等采用了基于電容式的水分傳感器檢測系統的研究，通過信息數字化采集實現糧食含水率的現場檢測與推廣。沈陽大學的景勇與丁嵐設計了基于電容式的水分檢測儀，通過試驗并且經過標定分析出了糧食水分檢測的各參數（糧食水分含量、環境溫度、緊實度）之間的對應關系，該糧食水分儀能夠滿足不同谷物的水分檢測需要。

除了前面闡述的各種水分檢測儀及水分檢測方法外，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水分儀及日本京都電子的MKA-3型水分儀是采用的卡爾費休法。卡爾費休法是公認的高準確性測量微量水分的經典方法。北京先驅威鋒技術開發公司，推出了ZDJ-1S型全自動卡氏微量水分測定儀。2010年吳文福、尹麗妍開展了基于糧食介電特性的水分檢測研究，得出包括含水率、空氣濕度、測試頻率、溫度和容重5個介電特性影響因素中含水率影響最大這一結論，使其成為糧食水分檢測的新手段。