[r]
Trang 1T Ạ P CHÍ KHOA HỌC No 3 1991
Đ à m T r ư n g D o n
c ơ s ờ DỂ T H I Ế T KẾ
MÁY IX) NHANH THỦY PHÂN
CÙA NÔNG SẢN DỰA TRÊN
Điện trở R f của một m ẫ u nông sản, ép chặt cùng với các điện cực đo d ư ới áp s uất p có thể
viết dirợc (iircri dạng tổng quát
trong đ ó p(A> /) 1«\ điện tr<?r suất ciỉa vật liệu khi thủy phần là A và nhiêt độ là t, ệ là một hệ số
Ị>|||| tbuộc vào hình (láng và kích thước mẫu ilo, f(p) là thừa sổ phụ thuộc Ắp s u ấ t nén mẫu
T h ù y phân A đ ược tính theo % t ừ biểu thức:
khối lượng nước trổng jnẫu
A 100 X 1 I «?• 1 ĩ
knoi lượng mau
Nói một cách chi iết hơn, diện trờ Rf còn phụ thuộc cả điện áp mà t a dung để t h ự c hiện
> 11ep do, và thỉri gian inà t a cho dòng điện chạy qua mẫu VI ( ó thề có n hững hiệu ứng điều hòa cẲy ra <v la.il cận cực <lo và trong lòng cila mẫ u vật liệu; Tuy nhiên nếu dùng điệu áp điì lán và ,luVi gian đù ngắn thì n hữ ng thay đổi này có thể có vai trò không đáng kể
Để có th ể siV dụng cõng thức (l) vào việc thiết ke inôt máy do thủy phần d ự a trên phép đo tiện trỏ-, t a p hâ n tích chi tiết hơn các số hạng trong đó, và đưa ra một biểu thức gần đúng t huận iện cho việc kết cấu mạch do
a - Ẩ n h h ư ờ n g c ủ a á p s u ấ t p dcn diện t r ở R,
Hình 1 biểu thị s ự phụ thuộc điện trổr của một mẫu gạo có thủy phần và nhiệt độ không đổi,
p c h ặt giữa hai điện cực phầng dirới áp suất P:
T a th ấ y r ằng khi áp suất đủ 1Ớ1V p > 1000k g / c m 2 điện trỉf của mẫ u thay đổi không nhiều khi
p suất tăng, do đó với độ chính xác chấp nhận được, cổ thể xem n h ư điện trỏr không phụ thuộc
p suất
Với các loại nông s i n khác t a cũng thấy nhírng kết quẢ tirơng t ự khi mẫu đ ược nghiền đủ
hổ TVirờiig h ợ p của các nông sản có hàm lưcnig dầu cao như lạc là ngoại lệ vì khi áp s uất lớn
ầu chảy r a làm thay doi tính chất của mẫu; trong trirỉrng hợp máy m ẫ u đo không th ể t ạo được heo kiểu ép
b - Ả n h h ư ở n g c ủ a t h ủ y ph ần A đến điện trỏ- cù a m ẫ u (khi n h i ệ t độ v à á p
u ấ t k h ô n g dổi).
Trang 2.Cơ chế d â n điện của nông sản rlo tác dụng của thủy phần đến nay còn chưa đ ư ợ c sẮầig t ổ ; V nước trong nông sản tồn tại dirái hai dạng
Khi h à m lượng nước lòm (trẽn 25%) nước tòn tại t ự cio trong các ma o quản cua m à u Lú»
này tính d ẫ n điện cỏ a mail phụ thuộc v à o các ion t ạ p chất ch ứ a trọng nước khi hàm ItrọỊig mrcVi
t h ấ p , các p hân t ử nirớc gắn vào mạch cứa phân t ử celluloza hoặc ti nh bột, và tinh d ầ n c ủ a ĩììẩi lưc này ít phụ thuộc vào các t ạ p vốn cổ trong mâu Ngiròã t a thấy r i n g khi nhiệt cìô không (ìồi
Log R t thay đổi nhanh theo t hủ y phân ò miền thủy phần t h ấ p và chậm hơn (V miền thrty phai
cao [lị Quy luật này phụ thuộc nhiều vào loại nông sản
Hình '2 hiểu diễn đồ thị Log Rr hàm theo thúy phần A ò nhiệt độ tu = h « với các loại gạ phổ biến ờ nước ta [2].
Ta t hấ y trong miền thủy phãn m à t a quan t â m tức là t ừ 12% đến 19%, Log R( gần nliir tỷ I với thủy phan A, và hầu n h ư không phụ thuộc vào chủng loại gạo
Ta có thể viôt :
t r o n g đ ó P t , là đ i ậ n t r ờ s u ấ t cild m ẫ u ồ n h i ệ t đ ộ toi
Vóà thóc quy luật trén t ũng nghiệm đúng t ố t trong miền t hủy ph ần hẹp hcm, t ừ 12 đến 181/
Có thể nghĩ rằng nguyên nhân ctỉa điều này là do thóc Ị«\ inôt cơ t hể sống, nước luôn tồn tại son
song ờ hai dạng tự* do và liên krt; Quy luật (2) t ươ n g ứng với trưòntg hợp nirớc liên kết cho nê
với thóc có thủy phan cao, h à I » lirạug nước t ự do dáng kể thì sự sai lệch so vói quy luật 2 là tá nhiên
Vái các loại nông sản khác i ly luật trên d ưạc nghiệm đúng với các mức độ khác nhau Kết quẢ đo đạc với các clit’iifft loại chè (chè xanh, đen) các loại hình khác nahu (chè cánh, cỉt mầnh, chè bột) sản xuất t ừ nhfrr.{ íìịa phương khác n hau trong nước t a (Nghệ An - Vĩnh Ph
- Hà Giang), khi hội quy về dại g liàm (2) t a được hệ số t ư ơ n g qu an r S3 0 , 9 6 và độ lệch toà
p h ư ơ n g t run g bình nhổ hơn 0,35% Hằng số a với các loại chè n hư n h au v à ít t ha y dổi theo n h ụ
độ còn h i n g số b có sai khác đáng kể theo chủng loại chè và cả theo t h ò i gian bẢo q u i n độ lệch Ỉ1 thống của b t ừ loại chè này sang i >ại khác có thể đến 1 Nguon gổc c ủa sự sai khác này còn chư
đ ược làm sáng tỏ [3] Miền thủy p.*ì n đà được nghiên cứu là t ừ 5% đến 13%, n ằ m trong miền m
Trang 3t hự c t ế sản x uấ t quan tâm Ngoài miền thủy phân ấy công t hứ c 2 còn áp dụng được hay không, thì c h ư a đ ư ợ c khảo sát
Vởì thuốc iá nguyên liệu (của nhà máy thuốc lá Thấnp l'>ng) th u mua t ừ nhiều nguồn gốc khác n ha u trong miền độ ẩm t ừ 7% đến 20% quy luật 2 cùng (ì-rọrc nghiêm đúng Ví^i mức CÎÔ t hấ p hơn Hệ số tirorng quan giừa A và log R đạt được r 0 95 với thuốc lá aại và r = 0, 88 vớì thuốc
lá hằng số a, b ít phụ thuộc chủng loại thuốc lá nhtrng cổ thay đổi theo quy trình gia công Đang
sai t oà n phưorâg trong bình với t huốc lá sợi nhổ han 0 A% còn với thuổc lá lá nhổ hơn 0,6% Điều
này có thể gi.ii thích được: mặt trên của tàu lá thuốc luôn có một láp sừng, bảo vệ cho lá khói
bị t h o ả t nhiều nước trong quá trình sinh tnrérng Lớp này có điện trỏ* sinh v ậ t lớn Điện t r if của
m â u l á é p lại t ù y t h u ộ c v à o đị nh h ư ớ n g c ủ a m ặ t lcrp s ừ ng sÀ với p h ư ơ n g c ủ a đi ện t r ư c m g với 2
clan cực, d o dỏ độ phan tẳn c4c kết quả độ rất cao do sir định hướng ngẫu nhiền của m ặ t này Vái thuốc lá scri mẫ u dâ đ ược làm đồng nhất, nên thăng giáng của điện trár ít hơn
Đối với lạc, miền tip dụng được quÀ quy luật (2) là t ừ thủy phần 6% đến 14% Hệ so tirorng quan cứa p h é p hoi quy tuyến tính là r - 0,91 và dung sai toan phưcmg trung bình nhổ hơn 0,5% Hằng số a và b ít phụ thuộc nhiệt độ và clning loại lạc
20
»5
c - Ẩ n h h ư ờ n g c ủ a n h i ệ t đ ộ đến điện tr(V c ủ a m ẫ u n ô n g s ả n khi t h ủ y p h ầ n ( h ô n g đổi.
Dể tiến h ành nghiõn cứu ảnh hiring của nhiệt CÎÔ đến điên trđr của m ẫ u nông sẢn, t a p h i i tạo náu một các.li (lặc biệt trong một khuôn kín khí dể tránh sự thoát hơi nước khi sấy nóng
Hì n h 3 biểu d i ễ u íự* p h ụ t h u ộ c điện trẲ c ủ a một m ẫ u gạo có t h à y p h ầ n k h ô n g đổi t h e o n h i ệ t
lộ Quy luật biến itổi cổ dạng gầu đúng vái hàm mũ, và khi khai triền ỉr miền lân cần nhiệt độ
>liòng ta có tho viết như sau:
rong đó £(, là nhiệt độ phòng 7 là một hệ số ít phụ thuộc nhiệt độ trong miền nhiệt độ t ừ 2 0 ° c lến 4 5 ° c đ ư ờ n g hồi quy tuyến tính giữa Log R f và t đạt dược hệ sổ t ư ơ n g q ua n 0,997, do đó lung sai t r u n g bình rất nhổ
Hình 2 Sự phụ thuộc điện trỏ* của mẫu gao theo thủy phàn khi nhiẽt độ không đổi.
ToT
10 ‘
Trang 4Quy luật (3) r ấ t gần với quy luật phụ thuộc điện tr<y của m à u Ge tinh khiết t h e o nhiệt dộị
do dó nhiệt trổ* bằng v ậ t liệu này có t hể s ứ dụn g có hiệu quả để mô phỏng một m ẫ u gạo có thủy phần không đổi [4Ị p
Hỉnh s. Sụ* phụ thuộc điện tr £ của mẫu gạo có độ ẩm không đổi theo nhiệt độ
Vói các nông s i n khác quy luật thu được củng t ư ơ n g t ự n h ư ng t ấ t nhiên giá trị cua 7 khác nhau Tuy nhiên t a có til* tìm đirợc m ộ t loại nhiềt trổr thích hợp để làm m ẩ u giả mô phỏng mò
mà u nông sâu tùy ý
N hữn g kết q u ả trên đây cho phép t a viết lạỉỵphương trình q u a n hề giỉVa tliùy plian, điện m
v à nhiột độ của một m ẫ u nông s ản ép ở áp soát dủ \ờn dirới d ạn g sau:
trong đó
7' = - a i ,
b* — G7tị) - alg<£ + 6
y c hỉ t ù y t h u ộ c loại n ô n g s ả n
b7 t ù y thuộc loại nông sản v à d ạ ng hình học của mầu.
P h ư ơ n g trình 4 là cơ sổr dế t hi ết kế máy đo thủy phân nông sàn dira t r ê u phép do điện trờ.
H ì n h 4 vẽ s ơ đ ồ khối c ủ a m ộ t t h i ế t bị Iiliư v ậy : M á y gồ m kỉiối 1 v à 2 l à m n h i ê m v ụ do dip
t r ỏ Rí v à lay Lôgarit Hệ số kliuếch đại của bộ khuếch dại log dirọrc chinh cho phù h ạ p với hằn
30 a của nông s in Khối 3 và 4 Làm nhiệm vụ đo nhiệt dỏ a i a ì n«113 và cung cấp till hiệu Kiệu chín ảnh hư&ng của nhiệt độ Hệ sổ khuếch đại c ủa khối 4 cUrơc cliínli cho phù h ạ p với liang số 7 ‘
Khối 5 t ạo ra một điện áp chuẩn t ư ơi g ứng với giá trị b\
Tí n hiệu ir 3 cụm ấy được cộng lại trong khối 6 và đ ư a ra khối chì thị 7.
D ự a trên sơ đồ khối này chúng tôi đá thiết kế và chế tạo các máy đ o t hủ y phân c ủa thóc gạc chè, thuốc lá, lạc hiện nay đã đirợc giám đ ịn h cấp n hà nước v à cấp ngành v à lưu hành rộng r« trong thực t ế ỊỗỊ
Trang 5H ì n h 4 • Sc»* đồ khối của mảy đo thủy phần:
1 - Mạch đ o điện tr^<
2 - Bộ khuếch đại Log
3 * c ả m biến đo nh i ệt độ
4 * Khuếch đai tín hiệu nhiệt độ
5 - Bộ tạo t hể chuan
t> - Mạch cộng
7 - Bộ chl thị thủy phàn
T ÀI LIỆU THAM KHẢO
I Macgraw Hjjl'Eiicyclopedie of Science and technoloigie - Vol 14, N-L 1960
Đàm Trung Đồn - Tóĩtt tắt báo cáo tfỴô tuyến điện tiVn toàn quốc lần t h ứ 3, tr.19 Hà nội 10/1990
I Đ à m Tr ung Dồn Báo cáo tổng kết đè tài 60E.02-01, 11-1990 s ố đ ăng ký 91-52-116/KQ, Hồ
sơ số 1002, Trung I âm thông tin t ư liệu khoa học và công nghệ Quốc gia
[ Đàm Trung Don v.‘t các đồng tác giẳ; Tóm tắt báo cáo “Hội nghị đo lường t oàn quốc lần t h ứ hai", Hà Nội tr 4■< 5-1990
> Đàm Tr ung Đồn, r ỏ m t ắ t báo cáo - Hội nghị vô tuyến diện t ứ toàn quốc lần t h ứ 3, tr 20
Hà nội 10/1990
) a m T r u n g D o n
• H EO R ET I CA L D ES I GN O F MOI STURE TESTER,
SING T H E R E S I S T I V I T Y ME AS URE ME NT METHOD
T h e d e p e ndence of t he re*Ì8tiv’t.y R of some agriculture products on t e m p e r a t u r e t an d h umi dit y A
as studied A linear relation between Log R, t, and A was acceptable in the case of Rice, Paddy, Tea, obacco etc Based on such a relation, a bloc-§cherna of a lowcost moisture teeter was proposed
'hoa Vật L ý - Đ H T t ì //<ì Nội