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檢測糧食水分的方法
2017-10-13 閱讀(872)
糧食在收購、存儲、運輸和加工的過程中，水分的檢測和控制非常重要，現(xiàn)對目前的糧食水分檢測方案進(jìn)行收集和綜合分析，并系統(tǒng)地闡述了國內(nèi)現(xiàn)有的各種糧食水分的測量的常用方法、原理及其測量特性。
1、引言
糧食的水分含量是評價糧食品質(zhì)的重要指標(biāo)，是糧食檢測的基本項目。正常的糧食都含有適量的水分，并且水分含量通常保持在一定范圍之內(nèi)，這是糧食維持生命及保持其固有良種品質(zhì)和食用品質(zhì)所必需的。由于受到收獲早晚、成熟度及氣候條件的影響，糧食的水分含量是變化的數(shù)值。糧食水分的檢測方法概括起來可分為無損檢測和有損檢測兩大類。無損檢測是指在不破壞待測物原來的狀態(tài)和化學(xué)性質(zhì)等前提下，通過糧食本身的物理、光學(xué)及化學(xué)特性來測其含水量。有損檢測則是指在測量的過程中待測物粉碎或發(fā)生了化學(xué)變化，致使其不能保
持原有的形狀、結(jié)構(gòu)或組分。在這兩類中，無損檢測的方法更經(jīng)濟(jì)、快捷，發(fā)展也zui為迅速，是當(dāng)今世界水分檢測的主流。
現(xiàn)就糧食水分檢測淺談其常用的主要方法。
2、糧食水分無損檢測的主要方法
2.1 直接干燥法
直接干燥法是指將待測樣品置于烘箱中，根據(jù)ASAE 標(biāo)準(zhǔn)，在130 ℃的溫度下保持19 h，測量前后的質(zhì)量差，即為其水分含量。
2.2 電容法
電容法是根據(jù)水分的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于糧食中其他成分的介電常數(shù)，水分含量的變化勢必引起電容量變化的原理，通過測量與樣品中水分變化相對應(yīng)的電容變化即可知糧食的水分含量。
以上兩種方法的測量原理非常簡單，技術(shù)相對來說也較成熟，但都存在不足之處：直接干燥法測量周期較長，人為干擾因素多，并且不能進(jìn)行在線測量；電容法的影響因素較多，在精度和重復(fù)性等方面難以達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。隨著人工智能和數(shù)據(jù)融合技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)據(jù)綜合處理提供了新的途徑，目前也取得了一些可喜的結(jié)果。
2.3 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(dá)到測量水分含量的目的。主要影響因素為溫度和加熱時間，該法不能進(jìn)行在線測量。
2.4 微波加熱法
微波加熱法是利用微波爐的磁控管所產(chǎn)生的2 450 MHz 或915 MHz 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(jìn)而去除糧食中的水分。與傳統(tǒng)干燥法相比，這兩種方法縮短了測量周期、減少了能耗。其中，紅外法不需加熱介質(zhì)，提高了熱能利用率；微波法操作方便，并可同時測量多種樣品，但它存在溫層效應(yīng)和棱角效應(yīng)，造成微波的不均勻，從而影響測量精度。
2.5 射線法
近紅外線反射光譜(NIRS)是在1964 年應(yīng)用于糧食水分測定的。由于不同的分子對不同波長的近紅外光具有不同特征的吸收，當(dāng)用近紅外光(波長為1 940 nm)照射樣品時，漫反射光的強(qiáng)度與樣品的成分含量有關(guān)，服從朗伯—比爾定律。該方法測量快速、簡單，無需對糧食進(jìn)行烘干，只需在儀器前流動即可檢測，但僅屬于表面測量技術(shù)，很難反映整個物料的體積水分(內(nèi)部水分)，測量精度受糧食籽粒的大小、形狀和密度影響。
2.6 微波吸收法
微波吸收法始于19 世紀(jì)40 年代，它利用糧食中的水分對微波能量的吸收或微波空腔諧振頻率和相位等參數(shù)隨水分的變化來間接地測量水分含量。其優(yōu)點為靈敏度高、速度快、安全、不損壞物料、可在線連續(xù)測量、測量信號易于聯(lián)機(jī)數(shù)字化和可視化；缺點是檢測下限不夠低，易引起駐波干擾，測量值與物料成分有關(guān)，不同品種需單獨標(biāo)定。
3 糧食水分有損檢測的主要方法
3.1 105 ℃恒重法
用比水沸點略高的溫度(105 °±2 ℃)使經(jīng)過粉碎的定量式樣中的水分全部汽化蒸發(fā)，根據(jù)所失水分的質(zhì)量來計算水分含量。該方法是水分檢測zui常用的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。
3.2 定溫定時烘干法
該方法又稱130 °±2 ℃電烘箱法。其原理為：在一定規(guī)格的烘盒內(nèi)稱取經(jīng)過粉碎的試樣，在規(guī)定加熱溫度的烘箱內(nèi)烘干一定時間，烘干前后質(zhì)量差即為水分含量。
3.3 雙烘法
雙烘法主要用于測量高含水量糧食。測量時，先稱取整粒試樣20 g～30 g，放入105 ℃烘箱中烘干30 min，取出冷卻稱質(zhì)量，然后粉碎，再用105 ℃恒重法進(jìn)行烘干測量。
3.4 隧道式烘箱法
隧道式烘箱法也是定溫定時法的一種，它將象限秤與烘箱結(jié)合起來，烘干試樣后無需冷卻可直接用象限秤稱量，并可在象限秤上直接讀出試樣的水分含量。
當(dāng)然我們還可以根據(jù)感官來對糧食進(jìn)行含水量測定，通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品對照，手摸眼看來感官鑒定雜質(zhì)；手摸掐、眼看、牙咬、聽聲來判斷水分。
例如，大豆的含水量鑒別。大豆含水量的感官鑒別主要是應(yīng)用齒碎法，而且要根據(jù)不同季節(jié)而定，水分相同而季節(jié)不同，齒碎的感覺也不同。冬季：水分在12 %以下時，齒碎后可呈4塊～5 塊；水分在12 %～13 %時，雖然能破碎，但不能碎成多塊；水分在14 %～15 %左右時，齒碎后豆粒不破碎而形成肩狀，豆粒四周裂成許多小口，牙齒的痕跡會留在豆粒上，豆粒被牙齒咬過的部分出現(xiàn)透明現(xiàn)象。夏季：水分在12 %以下時，豆粒能齒碎并發(fā)出響聲；水分在12 %以上時，齒碎時不易破碎面且沒有響聲。良質(zhì)大豆——水分在12 %以下，次質(zhì)大豆——水分在12 %以上。
4 結(jié)束語
水分是糧食貯藏、收購、加工、運輸過程中必須測量的重要質(zhì)量指標(biāo)。近幾十年來，糧食水分檢測技術(shù)發(fā)展迅速，形成了多種水分檢測方法。總體上可分為直接法和間接法兩大類。直接方法是通過干燥方法和化學(xué)方法，直接檢測出糧食中的含水量，檢測精度高，但費時，不適于在線和現(xiàn)場檢測。間接法是通過檢測與水分有關(guān)的物理量(例如物質(zhì)的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等)，間接地測定物質(zhì)的水分，一般速度較快，易實現(xiàn)在線檢測。目前比較常用的是烘箱法，當(dāng)然，也有其他方法被應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。
