Mengetahui kelembaban hijauan real-time sangat penting untuk memilih apakah dan berapa banyak pengawet yang digunakan, berapa banyak uap yang ditambahkan ke jerami yang sangat kering, dan dalam memprediksi efek pada kualitas hijauan. Pengambilan sampel kelembaban secara real-time dan terus-menerus menawarkan manfaat pengambilan sampel yang kuat dengan banyak titik dan volume jerami atau hijauan yang besar.
Sebagian besar produsen peralatan mengukur kadar air dalam jerami selama baling menggunakan metode konduktivitas listrik. Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS) dan geometri transmisi gelombang mikro adalah metode alternatif. Mari kita lihat bagaimana kelembaban hijauan real-time ditentukan dan untuk tujuan apa dalam baler persegi panjang besar.
Konduktivitas listrik
Roda berbentuk bintang dipasang pada baler jerami, sehingga titik-titik roda berbentuk bintang menonjol ke dalam jerami yang dibaling dan maju melalui baler. Dalam hal balok balok persegi panjang, titik-titik tersebut lebih disukai menembus di antara batang paralel jerami yang dipadatkan ke dalam bentuk bale dan didorong untuk berputar oleh jerami yang bergerak. Dua roda bintang 7-inci terletak tepat di belakang simpul dan memiliki pengaturan nonkonduktif yang secara elektrik mengisolasi dua roda berbentuk bintang dari satu sama lain dan dari bingkai logam baler.
Konduktivitas listrik diukur dari satu roda melintasi bagian atas bale ke roda lainnya. Pada posisi ini, roda bersentuhan dengan 10 persen material di dalam bale. Saat mekanisme pengumpanan baler mencampurkan windrow yang dimasukkan ke dalam bale chamber, roda-roda ini melihat sampel yang baik dari kelembaban komposit yang dibaling, termasuk bagian atas dan bawah, tengah, dan kedua sisi windrow. Kelembaban diperkirakan dengan kalibrasi dari konduktivitas antara roda, sedangkan tingkat baling dipantau oleh putarannya.
Pembacaan dapat mengontrol proses lain seperti aplikasi pengawet atau memberikan sinyal alternatif seperti suara atau indikasi visual (misalnya, lampu berkedip). Pembacaan akurat antara 7 hingga 70 persen kelembaban. Air murni adalah isolator dan bergantung pada ion di dalam air untuk menghantarkan listrik. Ion-ion ini sebagian besar berasal dari garam mineral dalam jerami atau hijauan, yang dapat bervariasi.
Analisis NIRS
Near Infrared Reflectance Spectroscopy adalah studi tentang penyerapan cahaya inframerah dekat (energi) oleh molekul. Dalam praktiknya, sensor menyinari cahaya inframerah saat jerami melewati ruang baling dan mengukur cahaya yang dipantulkan kembali oleh sampel. Kelembaban dalam sampel akan menyerap sebagian cahaya dan, oleh karena itu, akan ada lebih sedikit cahaya yang dipantulkan kembali ke sensor. Mengukur jumlah cahaya yang diserap memungkinkan perhitungan jumlah kelembaban dalam sampel.
Metode NIRS didasarkan pada kalibrasi yang berasal dari kimia laboratorium, tetapi analisis NIRS dapat memperkirakan kelembaban dan banyak nilai nutrisi hanya dengan satu pemindaian. NIRS cepat tetapi hanya memprediksi kelembaban secara instan dari material permukaan berdiameter kecil. Ini sangat dipengaruhi oleh ukuran partikel dan efek lingkungan sekitar, sehingga adaptasinya untuk aplikasi baler tidak umum. Mempertahankan lensa yang bersih dan anti gores adalah masalah utama bagi NIRS real-time.
NIR real-time paling berguna saat menggunakan sampel yang tidak dikeringkan atau digiling dan berpotensi mengukur kelembapan dengan akurasi yang wajar; itu juga dapat mendeteksi perubahan nutrisi lain seperti protein dan serat. Karena puncak kelembaban dominan dalam spektrum NIR, ini adalah nilai yang cukup mudah untuk diukur.
Pengukuran gelombang mikro
Richard Kelly, Vomax Instrumentation di Australia, adalah pengembang teknologi berbasis pertanian ini. Meskipun ada beberapa produk pemancar gelombang mikro dari industri, saya hanya mengetahui dua sumber instrumen dengan kalibrasi jerami:Vomax Instrumentation (Gazeeka) dan DSE dari Denmark yang dijual oleh Harvest Tec di AS.
Bagaimana gelombang mikro digunakan untuk mengukur kadar air? Kelly menjelaskan:
“Mengukur kelembapan pada hay baler menggunakan gelombang mikro memerlukan antena untuk memancarkan gelombang mikro, yang biasanya berada di pita 2,4 Gigahertz Industrial, Scientific, Medical (ISM) tanpa izin. Konstanta Dielektrik adalah kemampuan suatu bahan untuk menyimpan energi dalam waktu yang singkat. Vomax melakukan eksperimen pada bal jerami yang sangat kering, termasuk ruang udara di bal persegi besar, dan telah menentukan Dielektrik tipikal sekitar 2.
“Sebaliknya, air memiliki Dielektrik 80. Alasan mengapa Dielektrik air (80) begitu tinggi adalah karena molekul air bersifat bipolar dan dengan demikian jauh lebih mudah 'tereksitasi' oleh gelombang elektromagnetik daripada kebanyakan molekul air yang umum ditemukan. bahan yang tidak bipolar (seperti molekul nonair dalam jerami). Semakin tinggi Dielektrik, semakin banyak energi gelombang mikro yang diserap dan semakin lambat gelombang mikro bergerak melalui material.
“Udara digunakan sebagai Dielektrik referensi 1. Pertama pembacaan udara dikurangi dari sinyal gelombang mikro (tared) sehingga pembacaan gelombang mikro yang tersisa hanya perubahan sinyal gelombang mikro yang disebabkan oleh hay bale saja. Nilai gelombang mikro hanya untuk bale kemudian dimasukkan ke dalam algoritma matematika yang mengubah pembacaan gelombang mikro bale menjadi nilai kelembaban. Proses ini biasanya dilakukan 50 kali per detik selama lima detik, kemudian rata-rata dari semua nilai ini disimpan siap untuk ditampilkan ke operator baler.
“Algoritme gelombang mikro hingga kelembapan berasal dari bertahun-tahun mengambil banyak pembacaan gelombang mikro di bal jerami, kemudian mengambil banyak sampel inti dari bal yang sama dan menganalisis kadar airnya di laboratorium. Analisis regresi kemudian dilakukan dengan membandingkan pembacaan gelombang mikro dengan hasil laboratorium untuk menentukan algoritma kalibrasi. Singkatnya, kami mengukur jumlah molekul air yang ada di jerami dibandingkan dengan pembacaan udara yang pada dasarnya 0 persen kelembaban.
“Gelombang elektromagnetik berenergi sangat rendah/frekuensi tinggi ditransmisikan antara dua antena yang diposisikan dalam konfigurasi nonkontak untuk kemudahan pengoperasian. 'Area' pengukuran kira-kira satu kaki persegi tepat melalui bale pada tingkat daya yang kurang dari standar yang ditetapkan untuk ponsel.”
Lokasi perangkat kelembapan
Jeff Roberts dari Harvest Tec Inc. telah bekerja sama dengan DSE Test Solutions dari Denmark untuk menemukan sensor gelombang mikro di area prakompresi baler untuk mengurangi jeda waktu antara kelembapan pembacaan dan pengambilan baler. Ini mungkin sangat berguna jika pembacaan kelembaban digunakan untuk mengontrol aplikasi pengawet dalam kondisi lapangan yang sangat bervariasi. Namun, saya tidak mengetahui penelitian yang mengevaluasi keakuratan gelombang mikro di lokasi ini dengan kemungkinan parameter yang lebih bervariasi.
Peder Lomborg, CEO DSE, mengatakan, “Kami telah mengukur kelembapan bal di banyak pabrik pemrosesan biomassa di Eropa sejak tahun 1996. Merupakan tantangan nyata untuk membuat penginderaan gelombang mikro bekerja di ruang prakompresi, dan kolaborasi antara para insinyur Harvest Tec dan DSE Test Solutions telah dilakukan secara berdedikasi dan serius. Sensor gelombang mikro sekarang akan tersedia untuk dipasang di ruang prakompresi di pasar untuk pertama kalinya pada tahun 2017.”
Ikhtisar metode
Pilih metode yang memenuhi tujuan operasi Anda. Ada kelebihan dan kekurangan masing-masing metode. Tabel merangkum atribut untuk setiap sistem.
Produsen harus mengevaluasi apa yang mereka inginkan dari pemantauan kelembaban di baling. Bahkan dengan jerami yang seragam, setidaknya ada 2 persen variasi kelembaban di setiap barisan jerami yang dimasukkan ke dalam bale. Jika produsen hanya ingin menonton dan memastikan hanya ada sedikit jerami yang disiapkan di atas 16 persen untuk menghindari kerusakan akibat panas di tumpukannya, sistem penginderaan yang mengawasi semua jerami dan menyimpan informasi itu di depan produsen saat operasi sedang berjalan. untuk melakukan pekerjaan.
Jika operasi bergantung pada pengawet banyak waktu dan memiliki variasi medan yang signifikan di medan, mungkin sensor gelombang mikro yang terletak di ruang prakompresi akan membayar biaya tambahannya. Jika jerami sedang dikukus, sensor gelombang mikro yang terletak di bagian belakang bale chute adalah satu-satunya sensor yang memberikan pembacaan yang akurat sehingga cukup, tetapi tidak terlalu banyak uap yang ditambahkan.
Lompatan berikutnya dalam pengukuran kelembaban on-line di bal jerami adalah mengukur kelembaban terikat (batang) dan kelembaban bebas (embun) secara independen.
Penafian:Produk yang disebutkan bukanlah daftar lengkap tetapi merupakan beberapa penguji kelembaban yang paling umum digunakan. Penyebutan nama dagang atau produk hak milik bukan merupakan dukungan atas produk tersebut atas unit serupa dari produsen lain.
Artikel ini muncul di Hay &Forage Grower edisi April/Mei 2017 di halaman 18.
Bukan pelanggan? Klik untuk mendapatkan majalah cetak.
