中国では、水の検出方法が不完全であるため、保管および輸送中に過剰な水分が原因で数百億キログラムの穀物が腐敗し、莫大な損失を引き起こしています。 したがって、穀物の水分は常に、国内外の穀物部門によって管理されている非常に重要な品質指標でした。
穀物中の水は、物理的性質に応じて、遊離水（遊離水）と混合水（結晶水）に分けられます。 遊離水とは、物理吸着によって粒内の毛細管や分子の隙間に凝縮される水です。結合水とは、化学作用によって粒細胞や粒の分子構造に吸着される水です。 遊離水は通常の水の一般的な特性を持ち、穀物の品質に重要な影響を及ぼします。 穀物の水分は、自由水の含有量を指します。
水分を検出するための直接的および間接的な方法があります。
直接的な方法は、乾燥または化学的方法によって穀物中の水分を直接除去し、サンプルの絶対水分量を検出することです。 この方法には高い検出精度がありますが、時間がかかり、オンライン検出には適していません。
間接的な方法は、物質の物理量（電気伝導率、誘電率など）を検出することにより、物質の含水量を決定することです。 このような方法は一般に高速で、オンライン検出を簡単に実装でき、開発と利用の見通しが良好です。
間接法による穀物水分測定技術
導電率型水分計は、水分量によって物体の導電率または直流抵抗が変化するという原理に基づいて設計されており、導電率の変化に基づいて物体の水分量を検出します。 利点は、メカニズムが単純であり、応答速度が速く、コストが低いことです。 不利な点は、一般的に穀物を粉砕し、それを固定サイズと形状の抵抗器に押し込む必要があることです。 そのときの状態も検出の精度に影響します。
静電容量法は、異なる物質の誘電率の差を使用して設計されています。 室温では、水の誘電率は他の物質の誘電率よりも大きくなります（水は81で、穀物は約2から5です）。 物質の含水量が増加すると、誘電率も増加します。 したがって、物質の誘電率が検出されれば、その物質の含水量を計算できます。 測定対象の物質に応じて、コンデンサの電極構造も異なります。 主に平板や円筒などの電極構造があります。 静電容量方式では、非接触検出を使用します。非接触検出は、信頼性が高く、シンプルで経済的で、メンテナンスが容易です。 オンライン検査に使用でき、高含水量の検出に適しています。 欠点は、多くの影響要因と複雑なデータです。 旧ソビエト連邦の穀物水分計のうち、43％が静電容量法によって検出されました。 現在、検出精度は0.5％に達し、検出時間は5分未満です。
赤外線吸収水分計の理論的基礎は、ビールの法則です。 水分は、1.649mまたは1.94 / zmの長赤外線の強い吸収帯域を持ちます。 物質の水分含有量は異なるため、特定の波長の放射線の吸収エネルギーも異なります。 吸光度が測定される限り、水分含有量を決定できます。 具体的な方法には、反射法、投影法、反射投影複合型があります。 食品の水分検出に使用されるのは、主に反射です。 非接触、高速、連続検出、広い検出範囲、高精度、良好な安定性などの利点があり、0.1％の最高精度で導電性材料の水分を測定できます。 欠点は、サンプルの形状、密度、および厚さの影響を受けることです。その他の効果は、物質の内部水分を検出するのが難しく、機器の価格が比較的高いことです。
マイクロ波法は、超高周波エネルギーを使用して、サンプルによって生成されるエネルギー損失の変化から水分値を計算します。 水は穀物に比べて特に高い誘電率を持ち、UHF範囲で最大の誘電損失があります。 その利点は、水分量の絶対値を検出でき、オンラインで継続的に検出できる非接触測定です。 欠点は、形状、密度、厚さなどのために、機器の構造が複雑で、価格が高いことです。
中性子水分計は、分子散乱の原理に基づいて機能します。 高速中性子を放出できる中性子源を使用すると、放出された高速中性子は水素原子核を含む材料と接触し、互いに衝突して減速して低速中性子になります。 測定された低速中性子の密度によると、物質の水分含有量を計算するために水素の総量が使用されていることがわかります。 これはより高度なオンライン水分検出器であり、材料構造に損傷を与えたり、材料の通常の動作に影響を与えたりすることなく正確に検出できます。 中性子水分計には、手動較正と水素の不安定な散乱という欠点があります。