管清林 莊榮榮

摘要：全面系統(tǒng)地闡述了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的各種糧食水分的測(cè)量方法、原理及其測(cè)量特性，對(duì)常用的糧食水分測(cè)量?jī)x器及其主要性能指標(biāo)進(jìn)行了分析，并對(duì)測(cè)試誤差進(jìn)行了分析探討，指出了糧食水分檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向，為從事糧食水分研究和相關(guān)人員提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)藝學(xué)；糧食水分檢測(cè)；綜述；發(fā)展趨勢(shì)

0前言

糧食水分的檢測(cè)方法概括起來(lái)可分為無(wú)損檢測(cè)和有損檢測(cè)兩大類。無(wú)損檢測(cè)是指在不破壞待測(cè)物原來(lái)的狀態(tài)和化學(xué)性質(zhì)等前提下，通過(guò)糧食本身的物理、光學(xué)及化學(xué)特性來(lái)測(cè)其含水量

1.有損檢測(cè)

則是指在測(cè)量的過(guò)程中待測(cè)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(wú)損檢測(cè)的方法更經(jīng)濟(jì)、快捷，發(fā)展也最為迅速，是當(dāng)今世界水分檢測(cè)的主流。

1糧食水分無(wú)損檢測(cè)的主要方法

1.1直接干燥法與電容法

1.1.1直接干燥法

直接干燥法是指將待測(cè)樣品置于烘箱中，根據(jù)ASAE標(biāo)準(zhǔn)，在130℃的溫度下保持19h，測(cè)量前后的質(zhì)量差，即為其水分含量。

1.1.2電容法

電容法是根據(jù)水分的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于糧食中其它成分的介電常數(shù)，水分含量的變化勢(shì)必引起電容量變化的原理，通過(guò)測(cè)量與樣品中水分變化相對(duì)應(yīng)的電容變化即可知糧食的水分含量代表儀器為SCY-1A，其測(cè)量精度≤0.3%，測(cè)量時(shí)間為5s，測(cè)水范圍為10%～20%，主要影響因素為溫度、品種和緊實(shí)度。該法可進(jìn)行在線測(cè)量。以上兩種方法的測(cè)量原理非常簡(jiǎn)單，技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較成熟，但都存在不足之處：直接干燥法測(cè)量周期較長(zhǎng)，人為干擾因素多，并且不能進(jìn)行在線測(cè)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(guó)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。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(cè)量水分含量的目的。代表儀器為FD-600，測(cè)量精度為±0.1%，測(cè)量時(shí)間為1200s，測(cè)水范圍為0～100%，主要影響因素為溫度和加熱時(shí)間。該法不能進(jìn)行在線測(cè)量。主要影響因素為微波爐的功率、谷物質(zhì)量、度和介電特性。該法不能進(jìn)行在線測(cè)量。與傳統(tǒng)干燥法相比，這兩種方法縮短了測(cè)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(shí)測(cè)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(cè)量精度。

1.1.3介電損失角法

研究表明：谷物含水率不同，介電損失角也不同，并且呈單值分段線性關(guān)系。該方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用、測(cè)量精度高，尤為適合測(cè)量高水分谷物。代表儀器為MSA6450，測(cè)量時(shí)間為0.1s，測(cè)水范圍為1%～30%，主要影響因素為溫度和品種。該法可進(jìn)行在線測(cè)量。

1.1.4核磁共振法、射線法與中子法

核磁共振法是在一定條件下原子核自旋重新取向，從而使糧食在某一確定的頻率上吸收電磁場(chǎng)的能量，吸收能量的多少與試樣中所含的核子數(shù)目成比例該法檢測(cè)迅速、精度高、測(cè)量范圍寬，可區(qū)分自由水和結(jié)合水；其不足之處是儀器昂貴，保養(yǎng)費(fèi)用大，需精確標(biāo)定。代表儀器為核磁共振水分測(cè)試儀，測(cè)量精度≤0.5%，測(cè)水范圍為0.05%～100%，主要影響因素為物料流量、堆密度和溫度，可進(jìn)行在線測(cè)量。

1.1.6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(cè)定的。由于不同的分子對(duì)不同波長(zhǎng)的近紅外光具有不同特征的吸收，當(dāng)用近紅外光（波長(zhǎng)為1940nm）照射樣品時(shí)，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(cè)量快速、簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)糧食進(jìn)行烘干，只需在儀器前流動(dòng)即可檢測(cè)，但僅屬于表面測(cè)量技術(shù)，很難反映整個(gè)物料的體積水分（內(nèi)部水分），測(cè)量精度受糧食籽粒的大小、形狀和密度影響。代表儀器為XY617-B測(cè)量精度≤0.2%，測(cè)量時(shí)間為0.04s，測(cè)水范圍為0～45%，主要影響因素為籽粒大小、形狀和密度。該法可進(jìn)行在線測(cè)量。微波吸收法始于19世紀(jì)40年代，它利用糧食中的水分對(duì)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(lái)間接地測(cè)量水分含量的其優(yōu)點(diǎn)為靈敏度高、速度快、安全、不損壞物料、可在線連續(xù)測(cè)量、測(cè)量信號(hào)易于聯(lián)機(jī)數(shù)字化和可視化；缺點(diǎn)是檢測(cè)下限不夠低，易引起駐波干擾，測(cè)量值與物料成分有關(guān)，不同品種需單獨(dú)標(biāo)定。代表儀器為在線微波水分儀，測(cè)量精度為±0.1%，測(cè)量時(shí)間為0.5s，測(cè)水范圍為0～40%，主要影響因素為品種、物料、形狀和密度，并可進(jìn)行在線測(cè)量。

2.糧食水分有損檢測(cè)的主要方法

2.1烘箱法

2.1.1 105℃恒重法

用比水沸點(diǎn)略高的溫度（105°±2℃）使經(jīng)過(guò)粉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(lái)計(jì)算水分含量。該方法是水分檢測(cè)最常用的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。

2.1.2定溫定時(shí)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(guò)粉碎的試樣，在規(guī)定加熱溫度的烘箱內(nèi)烘干一定時(shí)間，烘干前后質(zhì)量差即為水分含量。

2.1.3雙烘法

雙烘法主要用于測(cè)量高含水量糧食。測(cè)量時(shí)，先稱取整粒試樣20～30g，放入105℃烘箱中烘干30min，取出冷卻稱質(zhì)量，然后粉碎，再用105℃恒重法進(jìn)行烘干測(cè)量。

2.1.4隧道式烘箱法

隧道式烘箱法也是定溫定時(shí)法的一種，它將象限秤與烘箱結(jié)合起來(lái)，烘干試樣后無(wú)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。

2.2快速失重法、減壓干燥法與直流電阻法

（作者單位：156300黑龍江省農(nóng)墾建三江管理局七星農(nóng)場(chǎng)）