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粮食储藏过程中快速检测技术有哪些?

2019-06-24  yanyajie

1粮食水分快速检测方法

  • 干燥法:干燥法测量粮食水分含量是常用的检测方法。目前,水分检测主要依据 GB 5497—1985,这些检测方法准确度高,但耗时较长,只适合试验室应用,无法满足实际生产活动的需要。针对目前水分测定的现状,纪立波等[1]通过设定高温与短时间的最优条件,实现快速准确检测粮食水分的目的。最终试验结果表明,160 ℃ /10 min 烘干法与 130 ℃定温定时烘干法相比,不论精密度还是准确度在 95%的置信区间内均无显著差异。因此,当粮食的水分含量在安全水分范围内时,可以采用 160 ℃条件下加热 10 min 的方法测定水分含量。

  • 水浸悬浮法: 水浸悬浮法快速测量谷物水分时,将待测样品加到容器中,然后向其中加入水并使样品充分浸泡,连同容器一起完全放入水中称重。由阿基米德定律可知,此时样品中的水分失重为零,称得质量即为样品中干物质与测量皿的质量。此方法具有耗能少、检测时间短、结果精度高等特点。LS/T 3705—2010《水浸悬浮法水分快速测定仪技术条件与试验方法》对该方法的工作原理和试验要求给予了详细的说明。水浸悬浮法改变了传统测量方法中以空气为介质的测定模式,填补了国际上水分测定方法的技术空白。利用本方法测定玉米、高梁、小麦等谷物的水分含量,结果误差均小于 0.5%,但是测量油料误差偏大,因此本方法只适用于淀粉含量较高谷物水分的快速检测。

  • 电容法:电容法测定粮食水分是根据水的介电常数和粮食中干物质的介电常数不同进行的。由于水的介电常数要远远大于粮食干物质的介电常数,所以粮食含水量的大小直接决定了电容的大小。电容法水分仪可以快速测量粮食水分含量,但是无法准确测量,最终结果的稳定性容易受到周围环境的影响。

  • 电阻法:电阻法亦称电导法,粮食的电导率与其含水量有关,可通过检测电导率的变化来测量粮食含水量。电导式水分测定仪具有结构简单、成本低等优点;缺点是信号强度小、对样品的要求较高、不适合含水量过高或过低的粮食的测定。

  • 微波检测技术:微波用于粮食水分含量的检测也是根据粮食干物质与水的介电常数的差异。微波检测技术属于无损检测技术,具有易操作、测量精度高、结果误差小等优点,但是测量结果易受物料形状、密度等的影响,且仪器价格高[6-7]。利用该方法测定大米、小米中的水分含量,并且与国标恒重法进行比较,结果表明:选择适当的微波功率和放置位置对大米、小米进行加热,最终测得的水分含量符合国标要求。

  • 近红外吸收光谱法: 近红外吸收光谱法通过分析样品中含氢官能团吸收近红外光谱来测定样品中的水分含量,粮食含水量越大,特征吸收峰强度越大。近红外光谱仪测定样品无需预处理,分析快速,属于无损检测。利用近红外光谱法在30s内快速分析了小麦的水分含量。但近红外光谱仪价格较高,不适宜于广大基层应用,而且该方法使用之前需要大量试验数据进行建模,模型的好坏直接影响测量的准确性

2粮食微生物快速检测方法

  • 电子鼻技术:电子鼻是通过模仿哺乳动物嗅觉来对环境中的气味进行鉴别的装置,其在粮食领域中的应用目前仍处于试验室阶段。随着储藏时间的延长,发霉粮食散发的挥发性物质浓度增大。这些物质微量时人们很难有所察觉,当积累到一定量开始散发刺鼻气味时,粮食就失去了储藏的意义。而电子鼻可以灵敏地分析气体成分,在刚开始产生不良气体时就会发出警报,避免坏粮的发生。电子鼻的检测所需时间短、结果准确、操作简单、不受人为因素的影响,但是在实际应用之前需要通过提取特征信号进行建模。

  • 酶活性检测:当霉菌等微生物在储藏的粮食中活动时,会产生淀粉酶、蛋白酶、过氧化氢酶等多种酶类。这些酶的活性与微生物数量成正比,检测样品中这些酶的活性变化,可在30min内得到微生物数量的结果。该方法的优点是可以避免死菌影响试验结果,因为死菌不产酶,所以不会影响最终的酶活性。另外,该方法操作简便快捷,检测结果准确,实际操作中不需要无菌的操作环境及技术。缺点是无法分辨微生物的种类。

3粮食温度快速检测方法

  • 红外测温技术:当自然界中的物体在绝对0℃以上时,由于其表面温度分布不同,会向周围发射不同能量的红外辐射。因此,通过测量红外辐射的波长和强度,即可准确测定表面温度。与传统的接触式测温相比,红外测温结果准确,操作方便,可在极短时间内测出目标温度。但是,在实际应用中,测量结果受周围环境的影响很大。

  • 测温电缆技术:测温电缆由热敏电阻和导线组成,测温的主要原理是热敏电阻对温度变化比较灵敏,并且具有电阻大、体积小等优点。通过测温电缆可以实现粮堆温度的实时监测,但是只能检测到测温点周围粮食的温度,有时可能有不易被发现的热点存在。

  • 声层析成像法:声层析成像法是非接触测温方式。声波在气相中传播时,其传播速度会受到周围空气温度的影响,通过在待测区域周围放置若干声波收发器,测量声波的传播时间和传播路径,利用一定的程序重现被测温度场。在实际应用中要考虑声波的传播距离,使其能满足仓房的跨度,还应该考虑粮粒平均空隙的大小对声波速度的影响,采取适当的修正措施。

4粮食虫害快速检测方法

  • 图像识别法:图像识别技术是利用计算机、图像处理和模式识别等技术进行储粮害虫检测的。利用图像识别技术检测散装小麦仓中的谷蠹成虫,结果显示,此方法的识别率较高 , 但粮食中的杂质等因素对检测结果有较大的影响。图像识别法的优点是外界因素对其影响较小 , 对特征明显的害虫识别率高。不足之处是,据报道该方法目前仅能识别玉米象、谷蠢、大谷盗和绿豆象4种害虫。

  • 电子鼻技术:电子鼻技术也称为气味分析法。感染了害虫的粮堆劣变速度变快并释放出特殊气味,仪器可以将这种气味检测出来。通过电子鼻对不同含虫空气样品进行测定 , 结果表明,此方法可快速检测出粮食是否受到害虫感染,但是此方法在应用前也需要建模。

  • 声检测法:声检测法是将粮堆中害虫活动所发出的一系列声音信号经放大处理后,根据声音特征对害虫种类和数量进行判断的方法。最早检测出粮食中害虫吃食的声音,通过试验发现害虫的发声数目与数量有关,从而为声检测法奠定了基础。在国内,经过众多学者的研究,声检测法检测害虫的准确性得到了很大的提高。声检测法可以同时检测粮粒内外的害虫,操作简单、快速,但容易受到环境中噪音的影响,而且无法检测虫卵和死虫。

  • 近红外光谱法:有虫粮和无虫粮对近红外光谱的吸收和反射是不同的。粮粒经红外光谱扫描后,由于害虫自身组成中主要元素含量的不同,对近红外光的吸收和反射也不同,因此可以根据这些不同对害虫种类进行识别。该技术检测所需时间较短,属于无损检测,但是对虫害感染较轻的粮食检测结果不够准确,而且在实际应用前需要进行建模。

5粮食气体快速检测方法

  • 红外吸收法:每种气体分子在红外光谱区都有特征吸收,并且吸收强度与浓度相关。红外辐射源透过被测气体样品后,通过测量谱线能量的衰减量即可测得被测气体浓度。利用红外吸收法检测气体具有选择性好、响应速度快、稳定性好等优点。

  • 磷化氢气体电子检测仪:磷化铝是粮库进行熏蒸时常用的药剂,在潮湿环境中即可分解产生磷化氢气体。磷化氢气体检测仪原理:当气体进入电解池电极附近时会发生电化学反应,引起电流变化,从而测定气体浓度的变化。该检测仪携带方便,快速准确,操作简便,但是对周围环境的温湿度要求较高,并且工作周围不能有磁场等。

参考文献

1.渠琛玲,刘畅,王红亮,刘胜强.粮食储藏过程中快速检测技术的应用[J].粮食与油脂.2017.30 (8) :1-3.

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