糧食行業無損及有損樣品水分檢測方法概述

現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ASAE 標準，在130 ℃的溫度下保持19 h，測量前后的質量差，即為其水分含量。
    2.2 電容法
    電容法是根據水分的介電常數遠遠大于糧食中其他成分的介電常數，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，并且不能進行在線測量；電容法的影響因素較多，在精度和重復性等方面難以達到國家規定標準。隨著人工智能和數據融合技術的發展，為數據綜合處理提供了新的途徑，目前也取得了一些可喜的結果。
    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，進而去除糧食中的水分。與傳統干燥法相比，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，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，但它存在溫層效應和棱角效應，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，當用近紅外光（波長為1 940 nm）照射樣品時，漫反射光的強度與樣品的成分含量有關，服從朗伯—比爾定律。該方法測量快速、簡單，無需對糧食進行烘干，只需在儀器前流動即可檢測，但僅屬于表面測量技術，很難反映整個物料的體積水分（內部水分），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隨水分的變化來間接地測量水分含量。其優點為靈敏度高、速度快、安全、不損壞物料、可在線連續測量、測量信號易于聯機數字化和可視化；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，不同品種需單獨標定。

                 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 ℃）使經過粉碎的定量式樣中的水分全部汽化蒸發，根據所失水分的質量來計算水分含量。該方法是水分檢測zui常用的標準方法之一。
    3.2 定溫定時烘干法
    該方法又稱130 °±2 ℃電烘箱法。其原理為：在一定規格的烘盒內稱取經過粉碎的試樣，在規定加熱溫度的烘箱內烘干一定時間，烘干前后質量差即為水分含量。
    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，取出冷卻稱質量，然后粉碎，再用105 ℃恒重法進行烘干測量。
    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。
當然我們還可以根據感官來對糧食進行含水量測定，通過與標準樣品對照，手摸眼看來感官鑒定雜質；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用齒碎法，而且要根據不同季節而定，水分相同而季節不同，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透明現象。夏季：水分在12 %以下時，豆粒能齒碎并發出響聲；水分在12 %以上時，齒碎時不易破碎面且沒有響聲。良質大豆——水分在12 %以下，次質大豆——水分在12 %以上。
 

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