Анализ влажности как один из основных показателей качества зерна

В сельском хозяйстве и пищевой промышленности широко используются такие приборы, как анализаторы влажности зерна. Они красиво выглядят и быстро работают. Но действительно ли так уж сильно необходимы влагомеры зерна, или их применение – всего лишь дань технологической моде?

Среди различных показателей качества собранного зерна влажность является одним из важнейших. Причина заключается в том, что вода напрямую влияет на интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов, поэтому данную характеристику определяют сразу же в процессе приемки.

Риски при повышенной влажности зерна

От уровня влажности зависит, сколько в зерне содержится питательных веществ, а также насколько оно подходит для переработки или хранения. Чем этот показатель выше, тем больше в нем воды и меньше полезных компонентов и тем хуже оно будет храниться и перерабатываться. Избыточное наличие влаги является катализатором, активирующим физиологические и физико-химические процессы, такие как прорастание, дыхание, набухание, активизация ферментов, расщепление биополимеров.

Если зерно убрано с поля с повышенной влажностью, то микроорганизмы на его поверхности развиваются ускоренными темпами. В общем объеме такой зерновой массы значительно возрастает количество клещей и различных вредителей из класса насекомых. Это тоже отрицательно влияет на качество крупы и семян, увеличивает вероятность их порчи при хранении.

Еще один важный фактор заключается в том, что у влажного зерна изменяются в худшую сторону физические свойства. Снижается натура (то есть, вес какого-либо объема, например, 1 тн. зерна, в отличие от распространенного показателя веса 1000 шт. зерен) и сопротивление раздавливанию, ухудшается сыпучесть. Оболочки становятся гладкими и более эластичными. В результате, на механическое дробление приходится расходовать больше энергии, чем для сухого материала. Бывает и так, что переработка оказывается просто невозможной.

В период уборки различных зерновых культур, влажность урожая колеблется в значительном диапазоне – от 10% до 30% и более. По указанным выше причинам, определение данного параметра является важным этапом производственного процесса. В зависимости от его результатов, принимается решение о необходимости повышении качества посредством сушки.

Уровень влажности в зерне

Определенное количество влаги в зерне есть всегда. Точное его значение зависит от множества факторов: климатических условий, вида культуры, особенностей ее анатомии, степени спелости, наличия гидрофильных коллоидов, условий уборки и последующего хранения.

По каждой группе определены показатели в процентах, разные для различных культур. Например, для ячменя, ржи или пшеницы они составляют, соответственно до 14% включительно; 14,1% – 15,5%; 15,6% – 17,0%; 17,1% и более. У некоторых бобовых эти цифры выше, у масличных – ниже. В частности, в сухом семени подсолнечника присутствует не более 7% влаги.

Нормативные акты и методы определения влажности

Важность получения своевременной и точной информации о наличии влаги в зерне подтверждается тем, что по данной операции на государственном уровне приняты соответствующие нормативные документы:

ГОСТ 13586.5-2015 «Зерно. Метод определения влажности (с Поправкой)».

ГОСТ 29027-91 «Влагомеры твердых и сыпучих веществ. Общие технические требования и методы испытаний».

Есть и другие, например, ГОСТ 29305-92. В первом стандарте прописан метод измерения влажности зерна злаковых, включая кукурузу, и зернобобовых культур, по технологии воздушно-тепловой сушки. Данный способ считается эталонным и наиболее точным. Используется на перерабатывающих и хлебоприемных заводах, во время проведения контрольных замеров и в спорных ситуациях. Второй ГОСТ распространяется на влагомеры твердых и сыпучих веществ, принцип действия которых основан на использовании косвенных (электрических) методов: диэлькометрическом (объемном), кондуктометрическом, инфракрасном и сверхвысокочастотном. Приборы, работающие по прямым методам измерения, к сфере действия этого документа не относятся.

Все методы измерения влажности твердых и сыпучих веществ делятся на две категории:

• Прямые – количество влаги в материале определяется непосредственно, путем его разделения на воду и сухое вещество.
• Косвенные – наличие влаги узнается путем измерения какой-либо физической величины, числовое значение которой связано с количеством воды в материале.

При поступлении зерна на хлебоприемные пункты необходимо четко знать, куда направлять ту или иную партию зерна: в зерносушилку, на хранение в склад активного вентилирования или в силос элеватора на длительное хранение. При этом необходим экспресс-метод, позволяющий провести анализ за несколько минут, иначе процесс приемки зерна чрезвычайно осложняется.

Приборы для определения влажности

В настоящее время анализаторы влажности отечественного и зарубежного производства представляют собой намного более совершенные приборы, чем те, которые выпускались в конце прошлого столетия. Все они делятся на две группы: лабораторные и портативные. Первые предназначены для стационарного применения. Они используют гравиметрическую технологию (высушивание образцов, с измерением массы навески) и  выдают результаты через 15 секунд после начала измерений.

Большинство портативных устройств работает по кондуктометрическому или диэлькометрическому методу. Во втором случае, к прибору прилагается несколько (от 5 до 20) различных шкал для разных видов зерна. Есть возможность сделать индивидуальную градуировку. Диапазон измерений максимально широкий, от 0% до 100%. (Здесь надо отметить, что, при покупке влагомера для зерна, не обязательно выбирать аппарат с самыми большими возможностями, поскольку это увеличивает его цену. Вполне достаточно от 0% до 50%, или даже меньше, потому что содержание воды практически никогда не выходит за эти пределы).

Параметры, которыми руководствуются покупатели, практически одинаковы. Их интересуют точность измерения влажности на складе, цена и количество шкал в приборе.

Самые дорогие – влагомеры с тензовесами, делающие высокоточные измерения. Количество шкал в таких приборах увеличено до 450, а производители приборов только иностранные фирмы.

Поэтому при выборе дешевого прибора стоит подстроить его шкалы к определенным условиям работы. Диапазон регулировки может варьироваться от +/- 2% до +/- 10%, причем, не все приборы наделены такой возможностью, поэтому в инструкции могут быть не указаны требования к изменениям шкалы.

Для фермеров, выращивающих  зерно самостоятельно, достаточно и более дешевый вариант без тензовесов. Для крупных сельскохозяйственных предприятий необходимо остановиться на влагомере с тензовесами.

Для пользователя важнее способ заполнения измерительного отсека устройства. Это оказывает сильное влияние на точность показателей и удобство при эксплуатации прибора. Устройства делятся на виды:

— с уплотнительной крышкой;

— с уплотнительной крышкой, а также измельчением зерна;

— с наполнением камеры путем свободного падения зерна.

Настройка прибора и проведение анализа

В инструкции хорошего влагомера без встроенных тензовесов  Вы обязательно найдете фразу примерно такого содержания: «До начала работы  пробу зерна следует отправить в специализированную лабораторию и затем согласно показаниям сушильного шкафа подкорректировать данный влагомер». Обычно диапазон регулировки составляет от ±2 до ±10 %. И только после корректировки точность показаний Вашего влагомера будет соответствовать указанной в заводском паспорте — в пределах класса точности. Изначально же производитель настраивает влагомер на так называемое «стандартное» зерно» – здоровое, химически необработанное, без механических повреждений, с содержанием сорной примеси не более 1 %. Следовательно, влагомеры без тензовесов нужно подстраивать, и только тогда можно получать реальные показатели влажности. В противном случае будет иметь место самообман и обман партнеров. Скольких конфликтов и хозяйственных споров удалось бы избежать, если бы пользователи внимательно читали инструкции и, главное, соблюдали их.

Еще один нюанс. К примеру, Вы сделали все правильно: выполнили все предписания инструкции по эксплуатации, но — в итоге получили разницу между показаниями сушильного шкафа и Вашего влагомера 0,5 %! Какой напрашивается вывод?! Либо влагомер бракованный, либо в лаборатории сделали измерения методом «на глазок». В представлении обычного человека разница в показаниях настроенного экспресс-влагомера без тензовесов и сушильного шкафа должна составлять 0 %. Но мы должны знать, что любой измерительный прибор имеет погрешность.  Согласно паспортным данным, сушильный шкаф имеет допустимую погрешность ±0,5 %. Ваш влагомер имеет погрешность, например, ±1 %. И если предположить, что показания сушильного шкафа занижены на –0,5%, а показания Вашего влагомера занижены еще на –1 % (все в рамках указанных в паспорте классов точности), то, получается, что максимально допустимая разница в показаниях влагомера и сушильного шкафа составляет даже  1,5 %. А Вы получили всего лишь 0,5 %. Значит, Ваш влагомер настроен идеально.

Теперь о пробе зерна для корректировки шкалы влагомера, которую следует отправить в специализированную лабораторию (обычно, в ближайшем ХПП) и для которой нужно получить точный показатель влажности методом «сушильного шкафа». Вообще, влажность — это параметр, который постоянно меняется и неравномерно распределяется по объему зерна. Поэтому до того, как начать измерение влажности, необходимо обеспечить ее равномерное распределение в массе зерна, засыпанного в лабораторную емкость. Для этого лабораторную посуду заполняют зерном наполовину (это важно), а перед отправкой пробы в сушильный шкаф лаборант помещает ее на вибростол для «размазывания» влажности по пробе и получения более точных показателей. В упрощенном варианте вместо лабораторной посуды допускается использовать обычную пластиковую бутылку, а при отсутствии вибростола пробу можно интенсивно потрясти и вручную (но сделать это нужно обязательно — напоминаю: влажность должна быть «размазана» по всему объему зерна).

Почему приходится заниматься корректировкой влагомера без тензовесов в начале каждого сезона?! Тут тоже всё понятно. Один и тот же сорт зерновой культуры в зависимости от погодных условий и разнообразных природных факторов каждый год дает разное зерно. Уродило мелкое зерно, значит, в измерительную камеру влагомера без тензовесов его попало больше по массе и показания влагомера будут завышены. В следующем году собрали более крупное зерно, и в измерительную камеру его попало меньше по массе, следовательно, показания влагомера без тензовесов будут занижены. Отсюда напрашивается вывод: для получения точных показаний влагомеров без тензовесов приходится ежегодно корректировать их под конкретное зерно.

Обратите внимание: во влагомерах с тензовесами предусмотрена автоматическая корректировка на натуру измеряемого зерна.

Обратить внимание нужно на объем измерительной камеры, чем ее объем больше, тем точнее будут полученные цифры. Ведь влажность распределяется неравномерно, и для достоверного результата нужно исследовать большое количество проб с разных точек поля, засеянного определенной культурой, а затем определить влажность каждой пробы. И здесь вывод очевиден:

1) при маленькой измерительной камере придется выполнять все измерительные процедуры для каждой из множества проб,

2) при большой камере число измерений и всех подготовительных мероприятий существенно сократится.

Что за «подготовительные мероприятия»?! Сразу можно оговорить, последующая информация касается большинства влагомеров (но не всех!). Дело в том, что обычно (но не всегда!) перед засыпанием очередной пробы зерна измерительную камеру нужно тщательно очистить от остатков влаги, содержавшейся в предыдущей пробе и осевшей на стенках. Соответствующее указание прописано в инструкции к прибору. Однако в некоторых влагомерах учитывается так называемая «остаточная» влажность. Такой влагомер измеряет влажность пустой камеры и учитывает полученное значение при анализе следующей партии зерна. Кстати, зерно в такой прибор можно будет засыпать только после специальной команды на табло. Если же в инструкции написано, что допускается сначала поместить пробу в измерительную камеру, а затем включить прибор, то, следовательно, данный влагомер не определяет влажность пустой камеры, и каждый раз ее нужно тщательно очищать (вытирать, высушивать) перед новым измерением.

Важный параметр, который влияет на точность их показаний и на удобство их эксплуатации, — это способ заполнения измерительной камеры. Здесь главное — обеспечить повторяемость плотности засыпанного зерна от замера к замеру.

Итак, в зависимости от способа заполнения измерительной камеры различают засыпные влагомеры:

1) с уплотняющей (подпружиненной) крышкой;

2) с уплотняющей крышкой и измельчением зерна;

3) с заполнением измерительной камеры свободным падением зерна (в этом случае зерно следует подавать через специальный засыпной стакан);

4) со свободным падением зерна при наличии встроенных тензовесов и автоматического учета плотности засыпанного зерна.

Первые три способа дают класс точности не ниже ±0,5 %; последний способ обеспечивает наиболее высокую точность — до ±0,3 %. И всегда влагомеры с тензовесами будут более точными. Это аксиома. Нужна точность — выбирайте влагомеры с тензовесами!

В конструкциях современных влагомеров предусмотрены всевозможные дополнительные функции (к примеру, запоминание предыдущего замера, вычисление среднего значения ряда замеров и т.д.), а также система подсказок, которые значительно облегчают жизнь их пользователям. Пожалуй, самая важная из таких дополнительных функций влагомера — температурная поправка. Известно, что между влажностью и температурой существует существенная зависимость. Поэтому влагомер без учета изменения температуры исследуемого зерна не будет выполнять свое предназначение. Значение температуры может выводиться на специальную шкалу, а может учитываться автоматически при определении показателя влажности. Но при выборе влагомера следует обязательно обратить внимание на наличие поправки на температуру

Что еще нужно знать при выборе влагомера?

В принципе влагомеры — это приборы, который может служить очень долго. А вот гарантию на них чаще всего дают 1 год (в исключительных случаях 3 года), потому что при большом количестве измерений некоторые механические детали изнашиваются и их нужно периодически менять. Например, в засыпных влагомерах с уплотняющими крышками со временем выходит из строя резьба, пружина теряет свои свойства; аналогичные детали (резьба, пружина), а также измельчающая поверхность срабатываются во влагомерах с уплотняющей крышкой и измельчением зерна. Обычно расходные детали без проблем можно купить у фирмы-продавца. Подчеркиваю: это относится только к влагомерам с изнашиваемыми механическими деталями. Что касается гарантийных обязательств, то в условиях конкуренции они выполняются в полном объеме и достаточно быстро.

Использование точного и многофункционального влагомера зерна является залогом успешной деятельности производителей зерна.

Мы предлагаем несколько марок влагомеров для зерна фирмы DRAMINSKI (Польша), доступ к которым по ссылке: https://eltemiks-agro.ru/product-category/oborudovanie-dlya-analiza-zerna/vlagomery?attra-proizvoditel=58

Оксана БАРКАЛОВА, руководитель отдела продаж “Элтемикс”