Na China, devido a métodos imperfeitos de detecção de água, dezenas de bilhões de quilos de grãos estão apodrecidos durante o armazenamento e o transporte devido ao teor excessivo de umidade, causando enormes perdas. Portanto, a umidade dos grãos sempre foi um indicador de qualidade muito importante, controlado pelo setor de grãos no país e no exterior.
A água do grão é dividida em água livre (água livre) e água combinada (água cristalina) de acordo com as propriedades físicas. Água livre é a água que é condensada nos capilares e interstícios moleculares dentro dos grãos através de adsorção física: a água ligada é a água que é adsorvida nas células e estruturas moleculares dos grãos por ação química. A água livre tem as propriedades gerais da água comum e tem um impacto importante na qualidade dos grãos. A umidade dos grãos refere-se ao conteúdo de água livre.
Existem métodos diretos e indiretos para detectar a umidade.
O método direto é remover diretamente a umidade do grão por métodos químicos ou de secagem e detectar o teor absoluto de umidade da amostra. Esse método possui alta precisão de detecção, mas consome tempo e não é adequado para a detecção online.
O método indireto é determinar o conteúdo de água de uma substância detectando a quantidade física (como a condutividade elétrica, constante dielétrica, etc.) da substância. Esses métodos geralmente são rápidos, fáceis de implementar a detecção on-line e têm boas perspectivas de desenvolvimento e utilização.
Tecnologia de medição de umidade de grãos por método indireto
O medidor de umidade do tipo condutividade é projetado com base no princípio de que a condutividade ou resistência DC de um objeto muda com o seu conteúdo de água e detecta o conteúdo de água do objeto com base na alteração da condutividade. A vantagem é que o mecanismo é simples, a velocidade de resposta é rápida e o custo é baixo. A desvantagem é que geralmente é necessário moer o grão e pressioná-lo em um resistor de tamanho e forma fixo. O estado no momento também afetará a precisão da detecção.
O método da capacitância é projetado usando a diferença na constante dielétrica de diferentes substâncias. À temperatura ambiente, a constante dielétrica da água é maior que a de outras substâncias (a água é 81 e o grão é de 2 a 5). À medida que o teor de água de uma substância aumenta, a constante dielétrica também aumenta. Portanto, se a constante dielétrica de uma substância for detectada, o teor de umidade na substância poderá ser calculado. Dependendo da substância que está sendo medida, a estrutura do eletrodo do capacitor também é diferente. Existem principalmente estruturas de eletrodos, como placa plana e cilindro. O método de capacitância utiliza detecção sem contato, que possui alta confiabilidade, manutenção simples, econômica e fácil. Pode ser usado para inspeção on-line e é adequado para detectar alto teor de água. As desvantagens são muitos fatores de influência e dados complexos. Entre os medidores de umidade dos grãos na antiga União Soviética, 43% foram detectados pelo método da capacitância. No momento, a precisão da detecção pode chegar a 0,5% e o tempo de detecção é inferior a 5 minutos.
A base teórica do medidor de umidade por absorção de infravermelho é a lei de Beer. A umidade possui uma banda de absorção forte para radiação infravermelha longa a 1.649m ou 1.94 / zm. Como o conteúdo de água de uma substância é diferente, a energia absorvida para um comprimento de onda específico da radiação também é diferente. Enquanto a absorvância for medida, o teor de água pode ser determinado. Métodos específicos incluem método de reflexão, método de projeção e tipo composto de projeção de reflexão. Usado para a detecção de umidade dos alimentos é principalmente reflexivo. Possui as vantagens de nenhum contato, velocidade rápida, detecção contínua, ampla faixa de detecção, alta precisão, boa estabilidade etc., e pode medir a umidade de materiais condutores com a maior precisão de 0,1%; a desvantagem é que ela é afetada pela forma, densidade e espessura da amostra. E outros efeitos, é difícil detectar a umidade interna da substância e o preço do equipamento é relativamente alto.
O método de microondas usa energia de frequência ultra alta para calcular o valor de umidade através da mudança na perda de energia gerada pela amostra. A água tem uma constante dielétrica particularmente alta em comparação com o grão, e há uma perda dielétrica máxima na faixa de UHF. Sua vantagem é a medição sem contato, que pode detectar o valor absoluto do teor de umidade e pode detectar continuamente on-line. A desvantagem é que, devido à forma, densidade, espessura, etc., a estrutura do instrumento é complexa e o preço é alto.
O medidor de umidade de nêutrons trabalha com o princípio de espalhamento molecular. Usando uma fonte de nêutrons capaz de emitir nêutrons rápidos, os nêutrons rápidos emitidos se encontram com o material que contém núcleos de hidrogênio e colidem uns com os outros para diminuir a velocidade de nêutrons. De acordo com a densidade medida dos nêutrons lentos, é possível saber A quantidade total de hidrogênio é usada para calcular o teor de água da substância. É um detector de umidade on-line mais avançado, que pode detectar com precisão sem danificar a estrutura do material e afetar a operação normal do material. O medidor de umidade de nêutrons tem as desvantagens da calibração manual e dispersão instável de hidrogênio.