Определение влажности

В лабораторной практике применяют различные методы определения влажности. Все они могут быть разделены на две основные группы:

1) прямые методы, позволяющие непосредственно определить количество влаги или количество сухих веществ;
2) косвенные методы, позволяющие определять влажность путем измерения функционально связанной с ней величины.

К прямым методам относятся:

а) метод высушивания, основанный на удалении влаги из навески исследуемого материала действием тепла;

б) дистилляционный метод, заключающийся в отгонке воды из взятой навески материала и измерении ее количества. Отгонку ведут в присутствии жидкости, не смешивающейся с водой;

в) экстракционный метод, основанный на извлечении воды из исследуемого образца водопоглощающей жидкостью (этиловый спирт, глицерин и др.) с последующим определением показателей полученного экстракта, зависящих от его влажности (относительная плотность, коэффициент преломления, температура кипения и т.п.);

г) химические методы, основанные на взаимодействии какого-либо реагента с водой, содержащейся в навеске исследуемого материала. Из химических методов нашел применение карбидный метод, основанный на взаимодействии карбида кальция с водой по уравнению

Формула

По объему выделившегося ацетилена находят влажность исследуемого материала. Применяют для определения влажности и метод Фишера, основанный на взаимодействии йода с водой и сернистым ангидридом в метанолово-пиридиновой среде, в которой количественно протекает реакция.

Формула

Пиридин связывает HJ и тем самым сдвигает равновесие в правую сторону.

К косвенным методам относятся электрометрические методы, основанные на зависимости влажности материала от электропроводности или диэлектрической проницаемости. Известны и другие методы определения влажности. В технохимическом контроле бродильных производств применяют следующие методы определения влажности:

1) метод высушивания;

2) дистилляционный метод;

3) электрометрические методы.

Определение влажности методом высушивания

Данный метод описан в главе "Определение влаги и сухих веществ" книги "Технохимический контроль овощесушильного и пищеконцентратного производства".

Дистилляционный метод определения влажности

Данный метод описан в главе "Определение влаги и сухих веществ" (см. "Определение влаги отгонкой") книги "Технохимический контроль овощесушильного и пищеконцентратного производства".

Электрометрические методы определения влажности

Электрометрические методы определения влажности можно разделить на кондуктометрический и емкостный. Кондуктометрический метод основан на зависимости электрической проводимости (или электрического сопротивления) материала от его влажности, емкостный метод - на зависимости диэлектрической проницаемости материала от его влажности. В контроле бродильных производств электрометрические методы применяют для определения влажности зерна; приборы, служащие для этой цели, называют влагомерами.

Кондуктометрический метод

Электропроводность зерна увеличивается с повышением влажности. На этом принципе сконструирован влагомер ВП-4, широко используемый для определения влажности зерна. Измерение электропроводности проводят в цепи постоянного тока.

Влагомер ВП-4

Влагомер ВП-4 (рис. 7) состоит из трех основных частей: меггера 1 - прибора для измерения силы тока, которая прямо пропорциональна электропроводности; пресса 2 для прессования навески зерна и источника тока 3. Меггер представляет собой металлическую коробку, внутри которой помещен гальванометр; его шкала, видимая сверху под стеклом, градуирована от 0 до 100. На коробке меггера сверху имеются кнопки Т, 100, С и корректор. В передней части корпуса меггера имеется шунт. Кнопка Т является тормозом подвижных частей гальванометра. Нажатием и поворотом кнопки Т вправо гальванометр выключается из цепи. После соединения меггера с источником тока без нажатия на какую-либо кнопку стрелка меггера должна быть на нуле; если же она не стоит на нуле, надо привести ее к нулю вращением корректора. После нажатия на кнопку 100 (при включенном токе) стрелка гальванометра должна остановиться около 100-го деления. Точно к 100-му делению стрелку подводят шунтом. При нажатии кнопки С выключается дополнительное сопротивление в сети, чтобы увеличить силу тока. Это необходимо делать при исследовании сухого зерна, когда сила тока становится мала.

Части влагомера

Пресс предназначен для сжатия зерна в плотный брикет. Кроме непосредственно пресса, его составными частями являются стальной стакан без дна, большая, малая и контрольная плашки, пуансон и трамбовка (рис. 8). В стакан помещают навеску зерна и сжимают ее. Дном стакана служит плашка. Для определения влажности зерна кукурузы, гороха и фасоли берут навеску 8 г и пользуются малой плашкой; для всех других зерновых культур берут навеску 5 г и пользуются большой плашкой. Контрольная плашка служит для проверки визирного устройства, пуансон - для прессования навески зерна в стакане, трамбовка - для уплотнения зерна. Визирное устройство, определяющее, насколько должен быть опущен зажимный винт для достижения необходимой степени сжатия зерна, состоит из визирной рамки и установочного кольца. Визирная рамка прикреплена к станине пресса и имеет две взаимно пересекающиеся нити (горизонтальную и вертикальную), образующие крест. Установочное кольцо закреплено на нижнем конце зажимного винта. На кольце белой краской также нанесены две образующие крест линии. Прессование навески заканчивается при совмещении креста на визирной рамке с крестом на установочном кольце. В качестве источника тока применяют сухую анодную батарею напряжением 80 в, но можно также использовать переменный ток от осветительной сети, пользуясь выпрямителем-стабилизатором; последний обеспечивает получение постоянного тока напряжением 80 в.

Влагомер ВП-4 дает правильные показания в диапазоне влажности зерна от 12 до 18%. Определение влажности проводят следующим образом. Отвешивают две навески по 5 г зерна (или по 8 г для кукурузы и бобовых), свободного от металлических и минеральных примесей. Эти примеси хорошо проводят электрический ток, и поэтому наличие их искажает результаты определения. В стакан вставляют соответствующую плашку (для кукурузы и бобовых - малую, для остальных культур - большую), переносят в стакан без потерь навеску, уплотняя в случае надобности трамбовкой, вставляют пуансон и, придерживая снизу пальцем, чтобы не выпала плашка, ставят стакан на нижнюю планку пресса. Контактная кнопка стакана должна соприкасаться с контактной пружиной пресса, а зажимный винт пресса поднят достаточно высоко. Опускают зажимный винт до совпадения установочного кольца винта с крестом визирной рамки.

Последние повороты винта надо делать осторожно, чтобы не пережать навеску. В случае излишнего сжатия нельзя вращать винт в обратном направлении; определение считают неправильным и повторяют с другой навеской. После сжатия зерна оттормаживают меггер, освобождая кнопку Т. Проверяют, стоит ли стрелка меггера на нуле, и, если отклонение ее более половины деления, корректируют положение стрелки при помощи корректора, поворачивая его отверткой. Пальцем левой руки нажимают кнопку 100 и посредством магнитного шунта правой рукой устанавливают на сотое деление шкалы, после чего кнопку 100 отпускают. Вставляют штепсельную ножку в незанятое гнездо пресса и таким образом соединяют пресс с меггером. Проводят отсчет по шкале и записывают его.

Показания влагомера переводят на влажность по таблицам для зерна средней сухости и влажного. Если показание меггера менее 8, то следует нажать кнопку С и провести новый отсчет; в этом случае перевод показаний влагомера на влажность проводят по таблицам для сухого зерна (при нажатой кнопке С). Далее записывают температуру воздуха и вынимают штепсельную ножку из одного гнезда пресса.

Таблицы перевода показаний влагомера на величину влажности составлены для температуры воздуха в помёщении 18° С. При отклонении температуры от 18° С в момент определения вводится поправка из расчета 0,1% влажности на каждый градус в ту или другую сторону. При температуре ниже 18° С величину поправки вычитают, при температуре выше 18° С - прибавляют к величине влажности в процентах, полученной по таблице. Подсчитывают влажность анализируемого зерна, выражая ее как среднее арифметическое из двух параллельных определений. После определения влажности спрессованную навеску удаляют из стакана. Для этого немного отпускают зажимный винт и вынимают нижнюю планку пресса, оставляя стакан на месте. Зажимным винтом проталкивают вниз плашку, спрессованный образец и пуансон, освобождая таким образом стакан от продукта. Зажимный винт поднимают, стакан вынимают из пресса и тщательно очищают щеточкой или ершиком, следя за тем, чтобы на внутренней поверхности его не осталось частиц зерна. Нижнюю планку вставляют на место. После этого влагомер готов к следующему определению.

Усовершенствованный влагомер ВП-4. Киевский завод электроприборов усовершенствовал конструкцию влагомера. В меггере усовершенствованного влагомера имеются две кнопки: 100 и В-С. Возле кнопки В-С есть два значка с обозначением В и С. При нажатии кнопки В-С и совпадении отметки кнопки со значком В исследуют зерно сырое, влажное и средней сухости. Нажимая кнопку с последующим поворотом ее к знаку С, измеряют влажность сухого зерна. В усовершенствованном влагомере ток при определении влажности может проходить через навеску зерна только при нажатии кнопки В-С, в свободном ненажатом положении кнопок прибор автоматически выключается. Вследствие этого отпадает необходимость включать и отключать пресс при каждом измерении, что более удобно в работе.

При измерении влажности зерна на усовершенствованном влагомере порядок определения остается таким же, как и на обычном влагомере ВП-4, за одним исключением. После того как навеска спрессована и меггер соединен проводником с прессом, нажимают кнопку В-С и проводят отсчет по шкале прибора. Если стрелка отклонилась меньше чем на восемь делений, то поворачивают в нажатом положении кнопку В-С вправо, до совмещения прибора со значком С, и проводят новый отсчет, обязательно отмечая, что он выполнен для сухого зерна.

Влагомеры ВЭ-2 и ВЭ-2М. Влагомер ВЭ-2 предназначен для определения влажности зерна, содержащего больше влаги, чем это предусмотрено таблицами к влагомеру ВП-4. Принцип устройства влагомера ВЭ-2 также основан на зависимости электропроводности от влажности. Измерение электропроводности запрессованного образца зерна проводят магнито-электрическим омметром, показания которого переводят в проценты влажности по переводным таблицам. Влагомер ВЭ-2 состоит из электродного устройства, в которое помещается образец зерна; ручного винтового поесса, с помощью которого образец спрессовывают в электродном устройстве; измерительного прибора для определения электропроводности спрессованного образна. Влагомером ВЭ-2 можно определять влажность зерна (ячменя, пшеницы, ржи, овса, проса) в пределах 11-30%. Влагомер ВЭ-2М является модификацией влагомера ВЭ-2 и протарирован на зерне кукурузы; влагомером ВЭ-2М можно определять влажность зерна тех же культур и при тех же диапазонах, что и на влагомере ВЭ-2, и влажность кукурузы в пределах 11-36%.

Емкостный метод

Основные составные вещества зерна в сухом состоянии, как почти все твердые тела, относятся к неполярным или слабополярным веществам, имеющим невысокую диэлектрическую проницаемость. Для крахмала она равна 10, для клетчатки 6,5, для жиров 3-3,5. Вода относится к сильно полярным веществам, ее диэлектрическая проницаемость при температуре 18° С равна 81. Таким образом, присутствие влаги в зерне значительно влияет на величину диэлектрической проницаемости. На этом принципе основан влагомер ВЭБ. Диэлектрическую проницаемость зерна определяют по измерению емкости конденсатора, между обкладками которого находится исследуемое зерно; поэтому этот метод называют емкостным.