Сравнительное исследование ВЧ и СВЧ методов измерения влажности зерна (стр. 3 )

Из прошедшего обработку зерна, часть направляют на хлебоприемные предприятия, другую - на хранение в емкостях [8].

В лаборатории хлебоприемного пункта в два этапа проводят анализ поступившего

зерна. На первом - определяют показатели качества, необходимые для правильного размещения зерна. На втором - делают полный анализ среднесуточного образца, формируемого на основании отбора

исходных образцов от каждой автомобильной партии. На основании этих показателей качества хлебоприемное предприятие рассчитывается с хозяйствами за принятое зерно [9]. Если оно соответствует базисным кондициям, то за него платят по полной закупочной цене и без применения скидок. Базисные кондиции на зерно и семена установлены по ряду важнейших признаков качества, в том числе, и по влажности [8]. В частности, зерно

Рис.1.2. Технологическая схема производства и переработки зерна с указанием точек контроля влажности: 1 - поле; 2 - заготовитель; 3 - комбайн; 4 - насыпи зерна на токах; 5 - зерносушилки; 6 - емкость для сухого зерна; 7 - емкость для хранения зерна; 8 - элеватор; 9 - закрома для неочищенного зерна; 10 - дозатор; 11 - нагреватель зерна; 12 - предварительная очистка зерна от примесей; 13 - зерноотход; 14 - мойка зерна; 15 - влагосниматель; 16 - первое увлажнение; 17 - первое отволаживание; 18 - второе увлажнение; 19 - отволаживание; 20 - окончательная очистка зерна; 21 - доувлажнение; 22 - отволаживание перед I драной системой; - точки контроля влажности.

 

пшеницы базисных кондиций должно соответствовать следующим основным требованиям: влажность 14,5%, зольность 1,97%, сорная примесь 1,0%, зерновая 1,0%, натура пшеницы 750 г/л (при сортовых помолах) 700 г/л.

С целью рационального размещения зерна предусмотрено раздельное хранение зерна, отличающегося технологическими свойствами или показате - лями качества [8]. Поэтому партии зерна пшеницы размещаются на элеваторах 8 с учетом показателя влажности: до 14%, свыше 14 до 15,5%, свыше 15,5 до 17%, свыше 17% - с интервалом влажности 2%. Хранение сырого зерна на элеваторах 8 запрещается.

Рекомендуется предварительное увлажнение сухого зерна (W=10¸11%) до влажности 12,0¸12,5% при подаче его из элеватора 8 в закрома для неочищенного зерна 9 на мельнице.

Все зерно пшеницы, поступившее в зернохранилище, должно быть подвергнуто очистке от примесей с более полным их удалением. Влажность очищенного зерна должна быть при сортовых помолах - 12,5% для пшеницы I и III типов и до 13,5% - для других типов в тех случаях, когда на мельнице применяют мойку зерна, и, соответственно, до 13,5% и до 14,5%, когда зерно не подвергают мойке; при обойных помолах - на уровне, обеспе-чивающем получение муки стандартной влажности (W=15,0¸16,5%) [19].

Зерно, направляемое на I драную систему, после очистки и подготовки должно иметь влажность [10]:

·  при сортовых помолах мягкой пшеницы 15,0¸16,5%;

·  при помолах твердой и мягкой высокостекловидной пшеницы в муку для макаронных изделий 16,0¸16,5%;

·  при сортовых помолах ржи 13,5¸15,0%.

Из вышеприведенного следует, что необходим экспрессный контроль влажности зерна при приемке и переработке, так как влажность - это технологический показатель сырья, промежуточных продуктов переработки,

готовой продукции и вспомогательных материалов, определяющий условия переработки, режимы работы технологического оборудования, производительности, себестоимости и качества продукции.

Как было отмечено, влажность зерна при приемке и первичной переработке колеблется от 8 до 20%, а температура - от 10 до 40 oС./ Исходя из проделанного литературного анализа производства зерна и зерновых продуктов для измерения влажности зерна в производственных условиях влагомер должен иметь следующие технические характеристики:

§  диапазон измерения, % 8¸22;

§  допустимая погрешность измерения, % не более 0,8;

§  независимость показаний от температуры

образца в пределах, оС 10¸50;

§  экспрессность измерения;

§  цифровые показания влажности;

1.3. Изучение и анализ современных методов и преобразователей

контроля влажности сыпучих зерновых продуктов

Известно большое количество методов определения влажности, теоретических основ, классификации (рис.1.2), описания которых даны в отечественной и зарубежной литературе [11,12,13]. Методы измерения принято разделять на прямые и косвенные. В прямых методах материал разделяют на сухое вещество и влагу, а в косвенных - измеряют определенную величину, функционально связанную с влажностью материала: массу, плотность, электропроводность, диэлектрическую проницаемость, теплопроводность, угол естественного откоса, поглощение, отражение различных длин волн и т. д.

Прямые методы измерения влажности зерновых культур. Из числа прямых методов наиболее распространены различные модификации метода высушивания (термогравиметрический), химические (метод Фишера) и дистилляционные. Методы, в основе которых лежат измерения потери массы образца после его нагревания при атмосферном или пониженном давлении,

массы конденсированной воды, выделившейся из нагретого образца являются наиболее известным и широко применяемыми в качестве основных как в СНГ, так и за рубежом.

Результаты определения влажности методом сушки в вакууме или кондиционированным воздухом более точны, чем при сушке в воздушном шкафу. Во многих странах вакуумно-тепловой метод сушки принят в качестве образцового. Основные отличительные особенности методов - различие в продолжительности и температуре высушивания.

Практически все методы, используемые в официальных стандартах США при определении влажности зерна, являются воздушно-тепловыми при температуре (130±1)0C в течение 1 ч.

В Англии, Франции и ряде других стран в качестве основного применяется метод воздушно - тепловой сушки при температуре 130 оС в течение 2 ч. [13].

Международной организацией по стандартизации (ISO) и международным обществом по химии зерна (ICC) в качестве образцового принят метод сушки измельченного зерна над химически чистым фосфорным ангидридом (Р2О5 ) при температуре (45...50)0 С и давлении в пределах 10...20 мм рт. ст. до постоянного веса (не менее 150 ч сушки). Оптимальная для измельчения влажность зерна, рекомендуемая стандартом, составляет (9...15)%.

В СНГ для зерна и продуктов его переработки официально приняты два метода определения влажности: воздушно-тепловой - ГОСТ 13586.5-85 (взамен ГОСТа 3040-55) и вакуумно-тепловой - ГОСТ 8.432-81 [13]. Согласно первому методу, образцы измельченного зерна высушивают в течение 60 минут при

Рис.1.2. Классификация методов измерения влажности

 

температуре 130 0С в сушильном шкафу СЭШ-3М. При содержании влаги в зерне более 18% влажность определяют с предварительной подсушкой при температуре 105 0С в течение 30 мин. Относительная погрешность определения влажности этим способом не превышает 3%. Метод вакуумно-тепловой сушки (ГОСТ 8.432-81) предусматривает подсушивание неизмельченного зерна при

температуре 105 0С и окончательное его обезвоживание при - 130 0С в течение 1 ч (для кукурузы 90 мин). Метод реализуется с использованием образцовой вакуумно-тепловой установки УВТО [14].

Косвенные методы измерения влажности. В косвенных методах измеряются величины, функционально связанные с влажностью материала. Они являются основой современных влагометрических устройств. В зависимости от измеряемого свойства [11] предложил косвенные методы разделить на две большие группы - электрические и неэлектрические. В основу первых положено прямое измерение электрических параметров материала; у вторых измеряемая физическая величина не является электрической. Однако и она на определенном этапе измерения, как правило, преобразуется в электрический сигнал.

Неэлектрические методы измерения влажности базируются на механических, акустических, тепловых, оптических свойствах материала. Сюда же следует отнести методы, использующие взаимодействие различных видов электромагнитных колебаний и ядерных излучений с исследуемым веществом.

Акустический метод. Поиски свойств, наиболее жестко связанных с влажностью, ведутся постоянно. Интересно в этом плане исследование G. C. Zoerb [18], который изучал на пшенице зависимость всех выше - перечисленных свойств, а также уровень звука при ударе зерна от влажности. Акустические методы основаны на зависимости скорости распространения звуковых колебаний от влажности материала.

Механический метод. Более однозначную зависимость от влажности имеет величина разрушения зерна при ударе. Эта зависимость и положена в основу механического влагомера, описываемого в работе [19]. Испытания прибора в диапазоне влажности от 9,8 до 17,4% показали, что зависимость между количеством разрушенных зерен (N) и их влажностью (W) линейная.

В радиометрических методах используются взаимодействия различных видов излучений и рассеяния нейтронов во влажном материале. Для определения влажности и плотности почв, грунтов, торфа нашли применение гамма - и нейтронные методы. К достоинствам этих влагомеров относятся неразрушающий контроль, независимость измерений от температуры, высокая чувствительность и быстродействие [19,23]. Необходимость защиты персонала от вредного воздействия излучения является существенным недостатком метода.

Метод ядерного магнитного резонанса - один из наиболее эффективных методов исследования твердых и жидких веществ. Он основан на использовании магнетизма атомных ядер анализируемого образца, поэтому получаемая информация исходит из самых глубин материи и позволяет судить о структуре вещества. Определение содержания воды данным методом связано с регистрацией протонного резонанса.