飼料の水分をリアルタイムで把握することは、防腐剤を使用するかどうか、どのくらいの量の防腐剤を使用するかを選択したり、非常に乾燥した干し草に加える蒸気の量を選択したり、飼料の品質への影響を予測したりする上で重要です。リアルタイムで連続的な水分サンプリングは、多くのポイントと大量の干し草または飼料での堅牢なサンプリングの利点を提供します。
ほとんどの機器メーカーは、電気伝導率法を使用して梱包中に干し草の水分量を測定します。近赤外反射分光法 (NIRS) とマイクロ波透過ジオメトリは、代替方法です。リアルタイムの飼料水分がどのように決定されるか、また大型の長方形ベーラーの目的を見てみましょう.
導電率
星形ホイールは干し草ベーラーに取り付けられており、星形ホイールの先端は干し草に突き出ており、ベーラー内を進んでいます。長方形のブロック俵の場合、尖端は好ましくは俵の形に圧縮された干し草の平行な茎の間を貫通し、移動する干し草によって回転するように駆動される。 2 つの 7 インチ スター ホイールがノッターのすぐ後ろにあり、2 つの星型ホイールを互いに電気的に絶縁し、ベーラーの金属フレームから電気的に絶縁する非導電性の配置になっています。
導電率は、一方のホイールからベールの上部を横切ってもう一方のホイールまで測定されます。この位置では、ホイールはベール内の材料の 10% と接触しています。ベーラーの供給機構がベール チャンバーに供給されたウインドロウを混合するとき、これらのホイールは、ウインドロウの上部と下部、中央、および両側を含む、ベールにされている複合水分の良好なサンプルを確認します。水分はホイール間の導電率からキャリブレーションによって推定されますが、ベーリングの速度はホイールの回転数によって監視されます。
読み取りは、防腐剤の適用などの他のプロセスを制御したり、音や視覚的な表示 (点滅ライトなど) などの代替信号を提供したりできます。測定値は、7 ～ 70% の水分で正確です。純水は絶縁体であるため、電気を通すのは水中のイオンに依存しています。これらのイオンは、主に干し草や牧草に含まれるミネラル塩に由来しますが、これはさまざまです。
NIRS分析
近赤外反射分光法は、分子による近赤外光 (エネルギー) の吸収の研究です。実際には、干し草が梱包チャンバーを通過するときにセンサーが赤外線を照射し、サンプルによって反射された光を測定します。サンプル内の水分は光の一部を吸収するため、センサーに反射される光が少なくなります。吸収された光の量を測定することで、サンプル内の水分の量を計算できます。
NIRS 法は実験室の化学から得られたキャリブレーションに基づいていますが、NIRS 分析は 1 回のスキャンで水分と多くの栄養価を推定できます。 NIRS は高速ですが、小さな直径の表面物質から瞬時に水分を予測するだけです。粒子サイズと周囲環境の影響を大きく受けるため、ベーラーへの適用は一般的ではありません。清潔で傷のつかないレンズを維持することは、リアルタイム NIRS にとって大きな問題です。
リアルタイム NIR は、乾燥も粉砕もされていないサンプルを使用する場合に最も有用であり、妥当な精度で水分を測定できる可能性があります。また、タンパク質や繊維などの他の栄養素の変化も検出できます。水分のピークが NIR スペクトルで支配的であるため、測定するのはかなり簡単な値です。
マイクロ波測定
オーストラリアの Vomax Instrumentation である Richard Kelly は、この農業ベースの技術の開発者です。業界からいくつかのマイクロ波送信機製品がありますが、私が知っている干し草用のキャリブレーションを備えた機器のソースは 2 つだけです。Vomax Instrumentation (Gazeeka) と、米国の Harvest Tec によって販売されているデンマークの DSE です。
マイクロ波はどのように水分含有量を測定するために使用されますか?ケリーは次のように説明しています:
「マイクロ波を使用して干し草ベーラーの水分を測定するには、マイクロ波を放射するアンテナが必要です。マイクロ波は通常、2.4 ギガヘルツの工業、科学、医療 (ISM) の免許不要帯域です。誘電率は、材料が短時間でエネルギーを蓄える能力です。 Vomax は、非常に乾燥した干し草の俵 (大きな四角い俵の空気層を含む) で実験を行い、典型的な誘電率を約 2 と決定しました。
「対照的に、水の誘電率は 80 です。水の誘電率 (80) が非常に高い理由は、水分子が双極性であるため、一般的に見られる大多数の分子よりも電磁波によってはるかに容易に「励起」されるためです。バイポーラではない物質 (干し草の非水分子など)。誘電率が高いほど、マイクロ波エネルギーが吸収され、マイクロ波が材料を通過する速度が遅くなります。
「空気は 1 の参照誘電体として使用されます。最初に空気の読み取り値がマイクロ波信号 (風袋) から差し引かれるため、残りのマイクロ波読み取り値は干し草の俵だけによって引き起こされるマイクロ波信号の変化のみになります。次に、ベールのみのマイクロ波値が数学的アルゴリズムに入力され、ベールのマイクロ波測定値が水分値に変換されます。このプロセスは通常、1 秒間に 50 回、5 秒間実行されます。その後、これらすべての値の平均が保存され、ベーラー オペレーターに表示できるようになります。
「マイクロ波から水分へのアルゴリズムは、何年にもわたって干し草の俵で多くのマイクロ波測定値を取得し、同じ俵から多くのコアサンプルを採取して、実験室で水分含有量を分析することから生まれました.次に、回帰分析を行い、マイクロ波の読み取り値を実験室の結果と比較して、キャリブレーション アルゴリズムを決定します。簡単に言えば、基本的に 0 パーセントの水分の空気の読みと比較して、干し草に含まれる水分子の量を測定しています。
「非常に低エネルギー/高周波の電磁波が、操作を容易にするために非接触構成で配置された 2 つのアンテナ間で送信されます。測定「面積」は、携帯電話に設定された基準よりも低い電力レベルで、ベールを通り抜ける約 1 平方フィートです。」
防湿装置の位置
Harvest Tec Inc. の Jeff Roberts は、デンマークの DSE Test Solutions と協力して、水分の読み取りとベーラーのピックアップの間の遅延時間を短縮するために、ベーラーの予備圧縮領域にマイクロ波センサーを配置しました。これは、非常に変化しやすい圃場条件で防腐剤の適用を制御するために水分測定値が使用されている場合に特に役立ちます。ただし、この場所でのマイクロ波の精度を評価する研究については、より可変的なパラメーターを使用して評価したことを知りません.
DSE の CEO である Peder Lomborg 氏は次のように述べています。 Harvest Tec および DSE Test Solutions のテストは、献身的かつ真剣に実施されています。マイクロ波センサーは、2017 年に市場で初めて予圧チャンバーに取り付けることができるようになります。」
メソッドの概要
運用の目的に合った方法を選択してください。それぞれの方法には長所と短所があります。この表は、各システムの属性をまとめたものです。
生産者は、梱包時の水分の監視から何を求めているかを評価する必要があります。干し草が均一であっても、俵に入れられた干し草の列の水分には少なくとも 2% のばらつきがあります。生産者がスタック内の熱による損傷を避けるために干し草が 16% を超えないように監視したいだけの場合は、すべての干し草を監視し、操作中にその情報を生産者の前に保持する感知システムが必要になります。仕事をすること。
オペレーションが防腐剤に多くの時間を依存し、地形のフィールドの変動が大きい場合、予備圧縮チャンバーに配置されたマイクロ波センサーが追加コストを支払う可能性があります。干し草が蒸されている場合、ベール シュートの後ろにあるマイクロ波センサーが正確な読み取り値を提供する唯一のセンサーであるため、十分な量の蒸気が追加されますが、過剰な蒸気が加えられることはありません。
干し草俵のオンライン水分測定における次の飛躍は、結合 (茎) 水分と自由 (露) 水分を個別に測定することです。
免責事項:記載されている製品は完全なリストではありませんが、最も一般的に使用されている水分計の一部です.商号または専有製品の言及は、他のメーカーの同様のユニットよりもその製品を推奨するものではありません.
この記事は Hay &Forage Grower の 2017 年 4/5 月号に掲載されました 18ページ。
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