众文网1.粮食水分检测的论文
粮食水分检测技术及发展趋势摘要：全面系统地阐述了国内外现有的各种粮食水分的测量方法、原理及其测量特性，对常用的粮食水分测量仪器及其主要性能指标进行了分析，并对测试误差进行了分析探讨，指出了粮食水分检测技术的发展方向，为从事粮食水分研究和相关人员提供了理论依据。
关键词：农艺学；粮食水分检测；综述；发展趋势0前言粮食水分的检测方法概括起来可分为无损检测和有损检测两大类。无损检测是指在不破坏待测物原来的状态和化学性质等前提下，通过粮食本身的物理、光学及化学特性来测其含水量[1]；有损检测则是指在测量的过程中待测物粉碎或发生了化学变化，致使其不能保持原有的形状、结构或组分。
在这两类中，无损检测的方法更经济、快捷，发展也最为迅速，是当今世界水分检测的主流。1粮食水分无损检测的主要方法1.1直接干燥法与电容法1.1.1直接干燥法直接干燥法是指将待测样品置于烘箱中，根据ASAE标准[2]，在130℃的温度下保持19h，测量前后的质量差，即为其水分含量。
1.1.2电容法电容法是根据水分的介电常数远远大于粮食中其它成分的介电常数，水分含量的变化势必引起电容量变化的原理，通过测量与样品中水分变化相对应的电容变化即可知粮食的水分含量[3]。代表仪器为SCY-1A，其测量精度≤0.3%，测量时间为5s，测水范围为10%~20%，主要影响因素为温度、品种和紧实度。
该法可进行在线测量。以上两种方法的测量原理非常简单，技术相对来说也比较成熟，但都存在不足之处：直接干燥法测量周期较长，人为干扰因素多，并且不能进行在线测量；电容法的影响因素较多，在精度和重复性等方面难以达到国家规定标准。
随着人工智能和数据融合技术的发展，为数据综合处理提供了新的途径，目前也取得了一些可喜的结果[4]。1.2红外线加热干燥法、微波加热法、介电损失角法和复阻抗分离电容法1.2.1红外线加热干燥法红外线加热干燥法是利用红外线加热样品使其失水，从而达到测量水分含量的目的。
代表仪器为FD-600，测量精度为±0.1%，测量时间为1200s，测水范围为0~100%，主要影响因素为温度和加热时间。该法不能进行在线测量。
1.2.2微波加热法微波加热法是利用微波炉的磁控管所产生的2450MHz或915MHz的超高频率微波快速振荡粮食中的水分子，使分子相互碰撞和摩擦，进而去除粮食中的水分[5]。代表仪器为MMA30，测量精度≤0.01%，测量时间为100s，测水范围为12%~100%，主要影响因素为微波炉的功率、谷物质量、密度和介电特性。
该法不能进行在线测量。与传统干燥法相比，这两种方法缩短了测量周期、减少了能耗。
其中，红外法不需加热介质，提高了热能利用率；微波法操作方便，并可同时测量多种样品，但它存在温层效应和棱角效应，造成微波的不均匀，从而影响测量精度。1.2.3介电损失角法研究表明：谷物含水率不同，介电损失角也不同，并且呈单值分段线性关系。
该方法经济实用、测量精度高，尤为适合测量高水分谷物。代表仪器为MSA6450，测量时间为0.1s，测水范围为1%~30%，主要影响因素为温度和品种。
该法可进行在线测量。1.2.4复阻抗分离电容法复阻抗分离电容法通过复阻抗分离电路的设计，有效消除电阻参量的影响，而只保留电容参量的变化[6]。
这种方法对提高电容式水分计测量精度具有重要意义。1.3高频阻抗法、摩擦阻力法和声学法1.3.1高频阻抗法高频阻抗法是依据在敏感频带（100k~250kHz）施以外加电场的情况下粮食水分与其交流阻抗呈现对数关系这一理论来测量其水分的[7]。
代表仪器为LSK-1，测量精度≤0.5%，测量时间为1.2s，主要影响因素为温度、品种、紧实度与电极间距。该法不能进行在线测量。
1.3.2摩擦阻力法粮食的动态摩擦阻力与含水率成线性关系，含水率高，摩擦阻力大[8]。该法干扰因素少，干扰强度低微，传感技术稳定、可靠，标定方便，调整灵活，寿命长，价格低，便于实现自动控制。
1.3.3声学法1986年，Harrenstein和Brusewitz研究了流动谷物碰撞噪声的测量方法[9]。研究表明：粮食籽粒的弹性和振动特性取决于粮食水分，不同水分的粮食在流动过程中碰撞物体表面时所产生的声压不同。
声学法测量重复性好[10]，但噪声信号的屏蔽是一个难题。代表仪器为声学法水分测试仪，测量精度≤0.25%，测量时间为0.007s，主要影响因素为噪声、籽粒大小与形状。
该法可进行在线测量。以上3种方法是目前有待于进一步发展且很有潜力的方法。
摩擦阻力法与声学法在理论上都有望实现在线测量，只是目前干扰因素较多，有些问题还需要进一步探讨。高频阻抗法已经开发出了一种智能插杆式快速水分测定仪，产品已经通过粮油行业的测试检验并在粮油系统推广使用，并被评为国家级重点新产品。
1.4核磁共振法、射线法与中子法1.4.1核磁共振法核磁共振法是在一定条件下原子核自旋重新取向，从而使粮食在某一确定的频率上吸收电磁场的能量，吸收能量的多少与试样中所含的核子数目成比例[11,12]。该法检测迅速、精度高、测量范围宽，可区分自由水和结合水；其不足之处是仪器昂贵，保养费用大，需精确标定。
代表仪器为核磁。
2.小麦粉水份检测方法
收粮的季节来了，检测粮食水份是必不可少的项目，好的粮食水分测定仪是收粮的一大帮手，现在我给大家简单介绍一下粮食水分测定仪的分类和选购注意事项：
1、电阻式水分仪：
电阻式水分仪也习惯叫做插针式水分仪，原理：电阻式原理，目前市场上流通的产品有 一根插针的和两根插针的。一般粮食行业使用频率较高的是两个插针。这种水分仪工作原理主要是通过电阻大小来检测水分值，被检测样品就相当于一个电阻一样，水分值高时，电阻小，水分值低时电阻大。说简单一些就是欧姆定律：R=U/I（电阻大小等于电压除以电流）。
优点是：结构简单，携带方便，检测速度快，所测样品无需进行处理，价格低廉。
缺点：此类产品没有精度，水分范围受限制，测试误差比较大，而且每种样品都需要标定。同时更容易受温度、环境及接触面积影响，国内市场上插针水分仪产品也是鱼龙混杂、层次不齐，此等产品目前只能作为一个辅助工具。价格比较便宜，几十块到千元以下不等（参考）。
2、电容式水分仪：
电容式水分仪简称杯式水分仪，电容式原理，使用的时候先转一下，使样品均匀，通过电容大小来检测水份，根据电容原理C=Q/U（电容大小等于电量除以电压），这类水分仪测试水分范围一般为14%-22%。测试不同的样品，需要用烘箱逐个标定，（即先用烘箱做出标准水份，然后再调节此水分仪参数来与烘箱相值对应）。
优点：电容式水分仪测试简单，速度快，谷物类样品无需粉碎，能显示数据为小数点后一位。
缺点：易受温度和均匀度影响，当温度为0℃显示水分值基本上为零，同样的样品均匀度不一样水分值不一样，测试22%以上水份的粮食时误差大，基本上没有重复性。而且温度需要10℃以上时其数据才能达到一定重复性。目前市场售价一般在500-2000元左右（参考）。
插针水分仪与电容水分仪目前80%用于粮食收购行业，其他行业用之甚少，虽说都只是辅助工具，但是所不同的是，插针水分仪测试过程中是把针头插入被测物体内，所测结果受力度影响很大。电容水分仪是要把所测样品直接倒入仪器里面最终得出水分值。（鉴于国内粮食的价格不稳定因素，最近两年多数粮商逐渐弃此类水分仪而转用卤素水分测定仪）
3、红外线水分仪：
红外线快速水分仪，采用热解重量原理设计，是一种快速的水分检测仪器，最早是由深圳冠亚电子研发生产。水分测定仪在测量样品重量的同时，红外加热单元和水分蒸发通道快速干燥样品，在干燥过程中，水分仪持续测量并即时显示样品丢失的水分含量%，干燥程序完成后，最终测定的水分含量值被锁定显示。与国际烘箱加热法相比，红外加热可以最短时间内达到最大加热功率，在高温下样品快速被干燥，其检测结果与国标烘箱法具有良好的一致性，具有可替代性，且检测效率远远高于烘箱法。一般样品只需几分钟即可完成测定。且操作简单，测试准确，显示部分采用红色数码管，分别可显示水分值、样品初值、终值、测定时间、温度初值、最终值等数据，清晰可见。并具有与计算机，打印机连接功能。这类水分仪一般需要通过调节温度来达到和烘箱一样的精度，一般误差比国标0.5%还小0.2%。
红外水分仪优点较多，比如：自动称重，自动测试，精度高，不受温度和样品水分值影响，可以连接电脑及打印机，标准测试流程。价格5000-30000元不等。代表型号：SFY-60。
4、卤素水分仪：
卤素水分仪是红外线水分仪的升级版本，其加热更加均匀，精度更高，但是价格更贵，市场售价6000-30000元不等。代表型号：SFY-60E。
3.小麦种子含水量的测定方法
种子水分测定的标准方法是烘干减重法。小麦种子应该用高温烘干法，即要求烘箱预热温度为140℃—145℃，烘干样品使用的温度是130—133℃，烘1小时。
将小麦样品分两份，放入称量盒内测定重量。置入烘箱内，在130—133℃恒温下，经3h取出称量盒，盖好盖子放入干燥器中冷却，约30min后取出称重，记下重量。接着再放入130—133℃的烘箱内烘1h，冷却后称重，直至后次称重和前次称重不超过0.02g为止，记下最后一次重量作为烘干后重量。进行水分含量计算。
种子含水量（%）= （烘前试样重-烘后试样重）/烘前试样重*100%。
测定中要求称量准确度为0.01g；两份试样测定结果，差距不得超过0.4%，否则重新测定。
4.小麦种子中的含水量
看地域不同
北京地区小麦种子的含水量约为14%
浮动不会太大
下表是对某地小麦在不同时期需水量的测量数据
发育期
天数
每天的需水量（米/公顷）
需水总量（米/公顷）
返青期
29
21.90
635
拔节期
23
38.09
876
抽穗期
20
47.80
956
灌浆期
31
38.45
1192
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