Измерители влажности зерна

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО  «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»

 

 

кафедра стандартизации, сертификации и технологии продуктов питания

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по методам  и средствам измерения

на тему «Измерители влажности зерна»

 

 

 

 

                                      

 

 

                                               Выполнил: Семенова Ю.И., группа ТСП-09

   Проверил: к.с.- х.н. ст. преподаватель Залилов Р.В.

 

 

 

 

 

 

Магнитогорск, 2012

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………...3

Основная часть………………………………………………………………………….5

1 Величины, характеризующие содержания влаги в твердых материалах…………5

2 Классификация методов измерения влажности……………………………………7

  2.1 Прямые методы……………………………………………………………………7

       2.1.1 Метод высушивания…………………………………………………………7

       2.1.2 Дистилляционный метод……………………………………………………8

       2.1.3 Экстракционный метод……………………………………………………...8

       2.1.4 Химический метод…………………………………………………………...8

  2.2 Косвенные методы………………………………………………………………...9

       2.2.1 Электрические методы………………………………………………………9

                2.2.1.1 Кондуктометрический метод………………………………………..9

                2.2.1.2 Диэлькометрический метод………………………………………..10

3 Емкостной датчик с размалывающим устройством………………………………13

4  Датчик  влажности с вращающимися валками……………………………………19

5 Автоматическая влагоизмерительная установка дискретного действия………..21

Заключение……………………………………………………………………………23

Библиографический список…………………………………………………………..24

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Влагомер —  это прибор для измерения влажности  газов, жидкостей и твердых тел. Влагомеры используются при проведении строительных отделочных работ, на деревообрабатывающих заводах при контроле степени просушки древесины, на мебельных фабриках при сборке мебели, при просушке зерна на элеваторах и других отраслях промышленности, где необходим контроль за влажностью.

Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Из зерна вырабатывают важные продукты питания: муку, крупу, хлебные и макаронные изделия.

В процессе обработки, хранения и транспортировки зерновых культур (пшеницы, ржи, ячменя, овса, проса и др.) в целях обеспечения качественных характеристик и сохранения потребительских и полезных свойств зерна огромное значение имеет соблюдение температурного и влажностного режима.

На выход  и качество крупы влияют многие показатели качества зерна. Прежде всего, большое значение имеют содержание пленок, крупность, выравненность, влажность зерна и содержание примесей в нем.

Для контроля параметров влажности зерновых культур используется специализированный измерительный прибор под названием измеритель влажности зерна.

Влажность зерна  это количество воды, содержащейся в зерне, выраженное в процентном отношении к общему его весу. Влажность зерна имеет огромное хозяйственное значение, особенно во время уборки и хранения хлеба.

У различных  зерновых культур критический показатель влажности индивидуальный. К примеру, рожь, рис, ячмень и пшеница  от 14 до 15,5%,для овса, проса и кукурузы  от 13 до 14,5%, для бобовых культур от 15 до16%.

При хранении нельзя смешивать зерно излишне влажное  с зерном нормальной влажности (13-16%). Зерно с влажностью выше нормальной необходимо предварительно просушить вне зернохранилища, а если погода этого не позволяет, то ссыпать его слоем не толще 0,75-1 м и подвергать частому проветриванию, перелопачиванию и т. д., чтобы довести влажность зерна до 13-16%.

Влажность зерна  оказывает большое влияние на его технологические свойства, на конечную влажность крупы. Высокая, а часто и низкая влажность ухудшает его технологические свойства, при высокой влажности затрудняются очистка от примесей и шелушение зерна, при низкой влажности резко повышается его дробимость в процессе переработки.

Основным процессом  протекающем в зерне является его дыхание, поэтому при повышении влажности повышается интенсивность дыхания, начинается процесс самосогревания, что в свою очередь вызывает уменьшение сухой массы в зерне, а так же стимулирует рост бактерий и микроорганизмов. Неконтролируемое течение этих процессов может привести к порче части, а иногда и гибели всего хранящегося зерна.

Так же повышение содержания влаги в зерне ограничивает сроки хранения. Так при влажности до 14% кукуруза, соя и зерно хранится  в течение года, для подсолнечника этот показатель 11%. В течение 6 месяцев кукуруза, соя и зерно хранится с показателем 14-16 %, а подсолнечник 11-14 %.Тогда как с влажностью 16 % кукуруза, соя и зерно хранится максимум 2 месяца столько же будет храниться и подсолнечник с  влажностью 14 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная  часть

1 Величины, характеризующие содержание влаги в твердых материалах

 

Для характеристики содержания влаги в материалах применяются  две величины: влагосодержание и влажность. Ранее эти величины назывались соответственно абсолютной и относительной влажностью.

 Под влагосодержанием  понимается отношение массы влаги , содержащейся в теле, к массе абсолютно сухого тела :

 

        (1)

 

Под влажностью понимается отношение массы влаги , содержащейся в теле, к массе влажного материала :

 

                                          (2) 

 

Иногда эти величины выражают через веса и в процентах. В таком случае выражения (1) и (2) принимают вид:

 

                                                        (3)                                                

где - вес влажного тела;

- вес абсолютно сухого тела.

Для указания содержания влаги  в материале может быть применена  любая из этих величин. Переход от одной величины к другой может  быть осуществлен по соотношениям:

 

                                                        (4)

 

Так, например, соответствует .

На рис.1.1 показана зависимость между U и W, построенная по соотношениям (1-4).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1 Зависимость между U  и W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Классификация методов измерения влажности

 

Методы измерения влажности принято делить на прямые и косвенные. В прямых методах производится непосредственное разделение влажного материала на сухое вещество и влагу. В косвенных методах измеряется другая величина, функционально связанная с влажностью материала. Косвенные методы требуют предварительной калибровки с целью установления зависимости между влажностью материала и измеряемой величиной.

 

2.1 Прямые  методы

 

К прямым методам  относятся наиболее распространенный метод высушивания (термогравиметрический), дистилляционный метод, экстракционный и химический метод.

2.1.1 Метод  высушивания

Метод высушивания, заключается в воздушно-тепловой сушке образца материала до достижения равновесия с окружающей средой, это равновесие условно считается равноценным полному удалению влаги. На практике применяется высушивание до постоянного веса, чаще применяют так называемые ускоренные методы сушки

В первом случае сушку заканчивают, если два последовательных взвешивания исследуемого, образца дают одинаковые или весьма близкие результаты. Так как скорость сушки постепенно уменьшается, предполагается, что при этом удаляется почти вся влага, содержащаяся в образце. Длительность определения этим методом составляет обычно от нескольких часов до суток и более. В ускоренных методах сушка ведется в течение определенного, значительно более короткого промежутка времени, при повышенной температуре (например, стандартный метод определения влажности зерна сушкой размолотой навески при +130°С в течение 40 мин). В последние годы для ускоренной сушки ряда материалов стали применять инфракрасные лучи, а в отдельных случаях—диэлектрический нагрев (токи высокой частоты).

2.1.2 Дистилляционный метод

В дистилляционных  методах исследуемый образец  подогревается в сосуде с определенным количеством жидкости, не смешивающейся с водой (бензол, толуол, ксилол, минеральное масло и т. д.), до температуры кипения этой жидкости. Пары, проходя через холодильник, конденсируются в измерительном сосуде, в котором измеряется объем, или вес воды. Дистилляционные методы в различных модификациях и с использованием разных конструкций аппаратуры были разработаны для различных материалов, в том числе и для жидких. Однако дистилляционным методам также свойственны многие недостатки. Капли воды, остающиеся на стенках холодильника и трубок, вызывают погрешности в определениях. Применяемые растворители, как правило, огнеопасны, а аппаратура хрупка и громоздка.

 Методы высушивания  и дистилляционные приняты в  качестве стандартных методов определения влажности большинства материалов.

2.1.3 Экстракционный метод

Экстракционные методы основаны на извлечении влаги из исследуемого образца твердого материала водопоглощающей жидкостью (диоксан, спирт) и определении характеристик жидкого экстракта, зависящих от его влагосодержания: удельного веса, показателя преломления, температуры кипения или замерзания и т.п. В электрических экстракционных методах измеряются электрические свойства (удельное сопротивление, диэлектрическая проницаемость) экстракта.

2.1.4 Химический метод

Основой химических методов является обработка образца  реагентом, вступающим в химическую реакцию только с влагой, содержащейся в образце. Количество воды в образце определяется по количеству жидкого или газообразного продукта реакции. Так для зерна можно использовать титрирование К. Фишера.

 

 

2.2 Косвенные  методы

 

В этих методах  оценка влажности производится по изменению  различных его свойств.

Механические  методы основаны на измерении изменяющихся с влажностью механических характеристик  твердых материалов (сопротивление раздавливанию зерна).

Физические  методы основаны на преобразовании влажности  в другую физическую или физико-химическую величину, более удобную для измерения и дальнейших преобразований.

2.2.1 Электрические  методы

Электрические методы основаны на измерении электрических параметров материала. К электрическим методам относятся кондуктометрический и диэлькометрический метод.

2.2.1.1 Кондуктометрический метод

Кондуктометрические методы основаны на измерении электрического сопротивления (или электрической проводимости) материала, помещенного в датчик прибора.

Если известна зависимость между влажностью материала  и его удельной электропроводностью  , измеренное сопротивление датчика может быть выражено в единицах влажности, поскольку:

 

 

где R – сопротивление датчика, Ом;

К – коэффициент  пропорциональности, зависящий от формы, размеров и взаимного расположения электродов, представляющий постоянную датчика;

- удельное   сопротивление материала, зависящее от его влажности, Ом*см;

- удельная проводимость материала,  обратная сопротивлению.

  Влагосодержащие материалы, являясь в сухом виде диэлектриками, в результате увлажнения становятся полупроводниками. Удельное сопротивление изменяется, следовательно, в зависимости от влажности в чрезвычайно широком диапазоне, охватывающем 12-18 порядков. Неоднородность диэлектрика, наличие в нем влаги сказываются не только на величине удельной проводимости, но и на качественных особенностях электропроводности: на ее зависимости от напряженности электрического поля и температуры.

Электропроводность  твердого материала определяется электролитами, растворенными в воде, эти электролиты содержатся главным образом в самом материале. При этом характер зависимости удельной электропроводности материала от содержания влаги определяется распределением влаги в нем, зависящим в свою очередь от пористой структуры материала, формы пор, их размеров и характера распределения.

Кондуктометрические датчики строятся с произвольной засыпкой материала, с самоуплотнением и с принудительным уплотнением материала в междуэлектродном пространстве.

При этом уменьшается  влияние размеров частиц, создаются  более или менее плотные контакты частиц материала между собой и с поверхностью электродов.