Автоматические влагомеры
Влажность является одним из важнейших показателей качества пищевых продуктов, поскольку их сорт, вкус, цвет, длительность хранения в значительной степени зависят от этого параметра.
Влагосодержание продуктов определяют прямым или косвенным методом. В прямых методах измерения используют весы, по которым выявляют разницу в массе образца до и после высушивания. Прямые методы имеют высокую точность, поэтому их часто используют в лабораториях для контроля и тарировки промышленных влагомеров, предназначенных для определения влажности косвенным методом.
Косвенные методы основаны на измерении параметров, величина которых зависит от содержания влаги в образце.
Для измерения влажности в сухих продуктах используются методы диэлькометрический, оптический и сверхвысокочастотный.
9.1 Диэлькометрические влагомеры
Диэлькометрические влагомеры измеряют влагосодержание по изменению диэлектрической проницаемости и диэлектрическим потерям энергии во влажных продуктах. С увеличением влагосодержания диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери возрастают. Однако на диэлектрическую проницаемость влияют не только количество влаги, но и ее распределение в продукте, а также форма связи. Поэтому этот метод малопригоден для продуктов, где влага находится в связанном состоянии (мясо, сыр, хлеб).
В качестве чувствительного элемента в приборах этого типа используется плоский или цилиндрический конденсатор. Емкость конденсатора определяют по формуле:
|
(9.1) |
,
где
–
емкость, ф;
– диэлектрическая проницаемость материала, находящегося в межэлектродном пространстве, ф/м;
– площадь поверхности электродов, м2;
– расстояние между электродами, м.
Расстояния между цилиндрическими электродами находят из зависимости
|
(9.2) |
,
где
и
–
диаметр соответственно внешнего и
внутреннего цилиндров, м.
При
емкость конденсатора является функцией
диэлектрической проницаемости
.
Изменение диэлектрической проницаемости
зависит от ряда факторов и в общем виде
может быть представлено зависимостью
|
(9.3) |
,
где
,
–
диэлектрическая проницаемость
соответственно свободной воды, связанной
воды и сухого материала, ф/м;
– дисперсность распределения влаги, ;
– концентрация
влаги в образце, кг/м3.
Диэлектрический
влагомер рисунок 95 состоит из мостовой
измерительной схемы, в противоположные
плечи которой подключены конденсатор
переменной емкости
и рабочий конденсатор
,
а также сопротивления
и
.
Рисунок 95 – Схема диэлькометрического влагомера
В диагональ моста
подается напряжение питания от
высококачественного генератора 2, с
диагонали сd
снимается напряжение рассогласования,
усиливается с помощью усилителя 3 и
подается на реверсивный электродвигатель
4, который перемещает стрелку регистрирующего
прибора и изменяет емкость конденсатора
.
9.2 Оптические влагомер
В оптических влагомерах инфракрасные (ИК) лучи поглощаются или отражаются образцами, содержащими влагу. Степень поглощения ИК–лучей зависит от количества влаги в исследуемом образце. Чувствительность и точность метода близки к чувствительности и точности химического анализа.
Влагометр – рисунок 96, состоит из источника излучения 2, оптических устройств (линз) 1 и 8, светофильтров 7 и фоторезистора 3, усилителя 4, вычислительного устройства 5 и регистрирующего прибора 6.
ИК–лучи собираются первой линзой и направляются на образец, отразившись от которого, рассеянный пучок лучей собирается второй линзой и подается через светофильтр на фоторезистор.
Рисунок 96 – Оптические влагомеры
Светофильтр в процессе работы периодически меняется в зависимости от частоты излучения, поглощаемого исследуемым образцом. Интенсивность отражения лучей разных частот фиксируется рассчитывается вычислительным устройством, после чего расчетная величина сигнала подается на регистрирующий прибор, показывающий содержание влаги в продукте. В качестве источника монохроматического излучения может быть использован луч лазера.
Для наибольшей чувствительности применяются излучение в инфракрасной части спектра, которое создается источником. Отраженный анализируемым материалом световой поток направляется собирающим устройством на приемник. Чем больше влажность материала, тем лучше он поглощает инфракрасное излучение и тем меньше величина отраженного потока.
Поскольку таким методом можно измерить влажность лишь тонкого слоя (5-30) мм, влагомер применяют для сыпучих материалов, транспортируемых по конвейерным лентам