Измерение влажности зерна и зернопродуктов сверхвысокочастотным методом: влияние неоднородности по плотности зерна на массовое отношение влаги

Описаны применяющиеся на зерноперерабатывающих предприятиях различные методы измерения влажности сыпучих материалов (зерна и зернопродуктов), в том числе методы на основе такого показателя качества зерна, как массовое отношение влаги. Показано, что предпочтительнее применять метод сверхвысокочастотного измерения влажности. Представлена функциональная схема установки для измерения влажности зерна и зернопродуктов сверхвысокочастотным методом. Установку можно использовать в технологическом процессе производства зерновых материалов. Проанализировано влияние неоднородности зерна по плотности на информативный параметр (влажность) при сверхвысокочастотном методе измерения влажности с учётом сложности математического моделирования контроля влажности в технологическом процессе. Приведены результаты экспериментальных измерений влажности в лабораторных и производственных условиях зерноперерабатывающего предприятия, представлен анализ погрешностей измерений. Показано, что наиболее существенный вклад при амплитудных измерениях вносит неравномерность распределения влаги по формам связи и неоднородность образца по плотности, а при фазовых – изменение плотности, причём погрешность измерения влажности уменьшается с увеличением объёмной плотности. На основе сравнительного анализа погрешностей измерения влажности зерна установлено, что применение многопараметрического метода уменьшает указанную погрешность по сравнению с погрешностью однопараметрического метода, что объясняется минимизацией влияния различных мешающих факторов. Обоснована целесообразность применения многопараметрического метода измерения массового отношения влаги зерна на зерноперерабатывающих пунктах и предприятиях.

1. Каландаров П. И. Термогравиметрический метод измерения влажности: оценка точности и эффективность применения в агропромышленном комплексе // Метрология. 2021. № 2. С. 44–62. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01963-9.

2. Бензарь В. К. Техника СВЧ-влагометрии. Минск.: Высшая школа. 1974. 349 с.

3. Kalandarov P. I., Mukimov Z., A bdullaev K., et al, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 939(1), 012091. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85230-6_96

4. Теория и практика экспрессного контроля влажности твёрдых и жидких материалов / Под ред. Е. С. Кричевского. М.: Энергия, 1980. 240 с.

5. Берлинер М. А. Измерение влажности. М.: Энергия, 1973. 400 c.

6. Лисовский В. В. Теория и практика сверхвысокочастотного контроля влажности сельскохозяйственных материалов. Минск: УОБГАТУ, 2005. 292 с.

7. Матякубова П. М., Исматуллаев П. Р., Кулуев Р. Р. Сравнительный анализ амплитудного и фазового методов для случая измерения влажности материалов в технологическом потоке при сушке зерна // Инженерно-физический журнал. 2021. Т. 94. № 2. С. 424–430. https://doi.org/10.1007/s10891-021-02311-y.

8. Саитов Р. И. СВЧ-влагометрия сельскохозяйственных продуктов. Уфа: Гилем, 2009. 158 с.

9. Семенова Т. И., Прокофьев В. Л. Особенности измерения влажности зерна в диапазоне сверхвысоких частот // Хлебопродукты. 2002. № 1. С. 25–26.

10. Kalandarov P. I., Mukimov Z . M., Nigmatov A. M., Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2021), 2022, рр. 810–817. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85230-6_96

11. Искандаров Б. П., Каландаров П. И. Анализ воздействия влияющих факторов на результаты измерений влажности материала на высоких частотах // Измерительная техника. 2013. № 7. С. 64–66. https://doi.org/10.1007/s11018-013-0290-2.

12. Morozov S. M., Kuzmin K. A., Microwave problems of modern science and education, 2017, no. 11 (93), pp. 16–20. https://doi.org/10.20861/2304-2338-2017-93

13. Narkevich Yu. M., Logunova O. S., Kalandarov P. I., et al, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 939(1), 012031. https://doi.org/10.1088/1755-13 15/939/1/012031

14. Narkevich Yu. M., Logunova O. S., Kalandarov P. I., et al, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 939(1), 012030. https://doi.org/10.1088/1755-1315/939/1/012030

15. Морозов М. С., Морозов С. М., Реут В. А. Микроволновая установка для сушки зерна // Молодой учёный. 2016. № 30(134). С. 83–86.

16. Álvarez A., Fayos-FernándezJ., Monzó-Cabrera J., Cocero M. J., Mato R. B., Journal of Food Engineering, 2017, vol. 197, рр. 98–106. https://doi.org/10.1016/J.JFOODENG.2016.11.009

17. Каландаров П. И., Искандаров Б. П. Измерения влажности бурого угля Ангренского месторождения и проблемы метрологического обеспечения // Измерительная техника. 2012. № 7. С. 70–72. https://doi.org/10.1007/s11018-012-0049-1.

18. Hinz D. C., Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2007, vol. 43, рр. 779–783. https://doi.org/10.1016/J.JPBA.2006.08.002

19. Микроволновая термовлагометрия / Под общ. ред. П. А. Федюнина. М.: Машиностроение-1, 2004. 208 с.

20. Kalandarov P. I., Mukimov Z. M., Proceedings of the 8th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2022), Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer, Cham., 2023, рр. 966–981. https://doi.org/10.1007/978-3-031-14125-6_94

21. Бородин И. Ф. Применение СВЧ-энергии в сельском хозяйстве. М.: Книжный мир, 2012. 56 с.

22. Morozov S. M., Kuzmin K. A. , Kochetkova L. I., Balmashnova E. V., Agrarian Scientifi c Journal, 2019, no. 4, pp. 87–89. https://doi.org/10.28983/asj.y2019i4pp87-89

23. Каландаров П. И., Логунова О. С., Андреев С. М. Научные основы влагометрии. Монография. Ташкент, 2021. 174 с.

24. Каландаров П. И. Высокочастотный влагомер для измерения влажности зерна и зернопродуктов // Измерительная техника. 2022. № 4. С. 65–71. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-4-65-71

25. Васильев С. И., Нугманов С. С., Гриднева Т. С. СВЧвлагомер // Сельский механизатор. 2014. № 10(68). С. 28–29.

26. Kalandarov P. I., Abdullaye v K. K., IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2022, vol. 1043(1), 012011. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1043/1/012011

27. Kalandarov P. I., Abdullaeva D. A., IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2022, vol. 1043(1), 012012. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1043/1/012012

28. Крамаренко В. В., Никитенков А. Н., Молоков В. Ю. О примененимости СВЧ-Метода для определения влажности песчаных грунтов // Современные проблемы науки и образования [сетевое издание]. 2015. № 1(1)

29. Jomeh Z. E., Askari G. R., Air/microwave drying, as against combined method of drying sliced apple, Iran journal of agricultural sciences, 2004, vol. 35, nо. 3, рр. 777–785.

30. Павлов С. А., Пехальский И. А., Кынев Н. Г. Исследования комбинированных режимов СВЧ-сушки зерна // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. № 6. С. 25–30. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2018-12-6-25-30