Breve análisis de los métodos de prueba de humedad en granos

El análisis de la humedad del grano es muy importante para la compra, el procesamiento, el almacenamiento y el transporte del grano. En China, los métodos de análisis imperfectos provocan que cada año decenas de miles de millones de jin de grano se enmohezcan y se estropeen durante el almacenamiento y el transporte debido a una humedad excesiva—una pérdida enorme. La humedad del grano es, por tanto, un indicador de calidad crucial controlado por los departamentos de granos tanto en el país como en el extranjero. Hoy repasamos brevemente los métodos de análisis de humedad del grano que hemos utilizado:~

Comprender la humedad del grano

Por su naturaleza física, el agua del grano se divide en agua libre(agua no ligada) y agua ligada (agua de cristalización). El agua libre se condensa por adsorción física en los capilares y los espacios moleculares del interior de los granos; el agua ligada se adsorbe químicamente en las células y las estructuras moleculares del grano. El agua libre se comporta como el agua ordinaria y afecta en gran medida a la calidad del grano—la humedad del grano se refiere al contenido de agua libre.

Métodos de análisis de la humedad del grano

En los últimos20 años, la tecnología de análisis de la humedad del grano se ha desarrollado con rapidez, con nuevos métodos e ideas que surgen constantemente. Los principales métodos se enumeran a continuación.

Los métodos directos extraen el agua del grano directamente mediante secado o medios químicos para determinar el contenido de humedad absoluto. Ofrecen una gran exactitud, pero requieren mucho tiempo y no son adecuados para el análisis en línea.

Los métodos indirectos determinan la humedad midiendo magnitudes físicas relacionadas(como la conductividad eléctrica o la constante dieléctrica). Por lo general son rápidos y fáciles de implementar en línea, y tienen buenas perspectivas de desarrollo y aplicación.

Tecnologías indirectas de medición de la humedad del grano

Los medidores de humedad de tipo conductancia se diseñan en torno al principio de que la conductancia o la resistencia de corriente continua de un objeto varía con su contenido de humedad, detectando la humedad mediante los cambios de conductancia. Entre sus ventajas figuran la construcción sencilla, la respuesta rápida y el bajo costo; entre sus desventajas, la necesidad habitual de moler el grano y prensarlo en una forma y un tamaño fijos, su inadecuación para humedades traza o muy elevadas y su sensibilidad a las condiciones de contacto entre electrodo y muestra, que afecta a la exactitud.

El método de capacitancia aprovecha las diferencias de constante dieléctrica entre sustancias. A temperatura ambiente, la constante dieléctrica del agua es muy superior a la de otras sustancias(agua: 81; grano: aproximadamente 2–5). A medida que la humedad aumenta, la constante dieléctrica se eleva correspondientemente, de modo que midiendo la constante dieléctrica se obtiene el contenido de humedad. Las estructuras de los electrodos varían según el material medido—principalmente de placas planas y cilíndricos. La medición por capacitancia es sin contacto, fiable, sencilla, económica, fácil de mantener, adecuada para el análisis en línea y muy apropiada para materiales con alta humedad. Sus desventajas son los numerosos factores que influyen y la complejidad de los datos. En la antigua Unión Soviética, el 43 % de los medidores de humedad de grano utilizaban el método de capacitancia; la exactitud actual alcanza el 0,5 % con tiempos de análisis inferiores a 5 minutos.

El medidor de humedad por absorción infrarroja se basa en la ley de Beer: la humedad absorbe con fuerza la radiación infrarroja en longitudes de onda de1,64 µm o 1,94 µm. Dado que los materiales con distintos contenidos de humedad absorben cantidades diferentes de energía en longitudes de onda específicas, midiendo la absorbancia se completa la determinación de humedad. Las implementaciones específicas incluyen la reflexión, la transmisión y la combinación de reflexión y transmisión; el tipo de reflexión se utiliza principalmente para granos. Ofrece funcionamiento sin contacto, rapidez, medición continua, amplio rango, alta exactitud y buena estabilidad, puede medir materiales conductores y alcanza una exactitud de hasta el 0,1 %. Sus desventajas son la susceptibilidad a la forma, la densidad y el espesor de la muestra, la dificultad para detectar la humedad interna y el costo relativamente elevado del equipo.

El método de microondas calcula la humedad a partir del cambio de pérdida de energía cuando la energía de frecuencia ultraalta atraviesa la muestra. La constante dieléctrica del agua es excepcionalmente alta en comparación con la del grano, con una pérdida dieléctrica máxima en el rango de UHF. Ventajas: medición sin contacto , determinación del contenido de humedad absoluto y detección continua en línea. Desventajas: susceptibilidad a la forma, la densidad y el espesor, estructura compleja del instrumento y precio elevado.

El medidor de humedad de neutrones funciona según el principio de la dispersión de neutrones. Una fuente emite neutrones rápidos que colisionan con los núcleos de hidrógeno del material y se ralentizan hasta convertirse en neutrones térmicos (lentos); midiendo la densidad de neutrones lentos se conoce el contenido total de hidrógeno y, por tanto, el contenido de humedad. Es un medidor de humedad en línea relativamente avanzado, que mide con exactitud sin dañar la estructura del material ni afectar al flujo del material. Entre sus desventajas figuran la necesidad de una calibración manual y la inestabilidad de la dispersión del hidrógeno.