Meet het baalvocht in realtime

Het is van cruciaal belang om te weten of en hoeveel conserveermiddel u wilt gebruiken, hoeveel stoom u aan zeer droog hooi moet toevoegen en bij het voorspellen van effecten op de voerkwaliteit. Realtime en continue vochtbemonstering biedt de voordelen van robuuste bemonstering met veel punten en grote hoeveelheden hooi of ruwvoer.

De meeste fabrikanten van apparatuur meten het vochtgehalte in hooi tijdens het persen met behulp van elektrische geleidbaarheidsmethoden. Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS) en microgolftransmissiegeometrie zijn alternatieve methoden. Laten we eens kijken hoe in grote rechthoekige balenpersen realtime voedervocht wordt bepaald en met welk doel.

Elektrische geleidbaarheid

Stervormige wielen zijn op een hooibalenpers gemonteerd, zodat de punten van de stervormige wielen uitsteken in het hooi dat in balen wordt geperst en door de balenpers gaat. In het geval van rechthoekige blokbalen dringen de punten bij voorkeur tussen evenwijdige stengels van het hooi dat in de baalvorm is samengeperst en worden aangedreven om te roteren door het bewegende hooi. Twee 7-inch sterwielen bevinden zich direct achter de knopers en hebben een niet-geleidende opstelling die de twee stervormige wielen elektrisch isoleert van elkaar en van het metalen frame van de balenpers.

De elektrische geleidbaarheid wordt gemeten van het ene wiel over de bovenkant van de baal naar het andere wiel. In deze stand staan ​​de wielen in contact met 10 procent van het materiaal in de baal. Terwijl het invoermechanisme van de balenpers het zwad mengt dat in de perskamer wordt gevoerd, zien deze wielen een goed monster van het samengestelde vocht dat in balen wordt geperst, inclusief de boven- en onderkant, het midden en beide zijden van het zwad. Vocht wordt geschat door kalibraties van geleidbaarheid tussen de wielen, terwijl de snelheid van het persen wordt gecontroleerd door hun omwentelingen.

De uitlezing kan andere processen aansturen, zoals het aanbrengen van conserveermiddelen, of alternatieve signalen geven, zoals geluid of een visuele indicatie (bijvoorbeeld een knipperlicht). Metingen zijn nauwkeurig tussen 7 en 70 procent vocht. Zuiver water is een isolator en is dus afhankelijk van ionen in het water om elektriciteit te geleiden. Deze ionen zijn voornamelijk afkomstig van de minerale zouten in hooi of ruwvoer, die kunnen variëren.

NIRS-analyse

Near Infrared Reflectance Spectroscopie is de studie van de absorptie van nabij-infrarood licht (energie) door moleculen. In de praktijk straalt de sensor een infraroodlicht uit terwijl het hooi door de perskamer gaat en meet het licht dat door het monster wordt teruggekaatst. Het vocht in het monster zal een deel van het licht absorberen en daarom zal er minder licht worden teruggekaatst naar de sensor. Door de hoeveelheid geabsorbeerd licht te meten, kan de hoeveelheid vocht in het monster worden berekend.

De NIRS-methoden zijn gebaseerd op kalibraties die zijn afgeleid van laboratoriumchemie, maar NIRS-analyse kan vocht en veel voedingswaarden schatten met slechts één scan. NIRS is snel, maar voorspelt alleen onmiddellijk vocht uit een oppervlaktemateriaal met een kleine diameter. Het wordt sterk beïnvloed door de deeltjesgrootte en omgevingseffecten, dus de aanpassing ervan voor balenpersen is niet gebruikelijk. Het onderhouden van een schone en krasvaste lens is een groot probleem voor de realtime NIRS.

Realtime NIR is het nuttigst bij het gebruik van monsters die niet zijn gedroogd of gemalen en heeft het potentieel om vocht met een redelijke nauwkeurigheid te meten; het kan ook veranderingen in andere voedingsstoffen detecteren, zoals eiwitten en vezels. Aangezien de vochtpiek dominant is in de NIR-spectra, is het een vrij gemakkelijke waarde om te meten.

Magnetronmeting

Richard Kelly, Vomax Instrumentation in Australië, is de ontwikkelaar van deze agrarische technologie. Hoewel er verschillende microgolfzenderproducten uit de industrie zijn, ken ik slechts twee bronnen van instrumenten met kalibraties voor hooi:Vomax Instrumentation (Gazeeka) en DSE uit Denemarken, verkocht door Harvest Tec in de VS.

Hoe worden microgolven gebruikt om het vochtgehalte te meten? Kelly legt uit:

"Voor het meten van vocht op een hooibalenpers die microgolven gebruikt, is een antenne nodig om de microgolven uit te zenden, die zich typisch in de 2,4 Gigahertz Industrial, Scientific, Medical (ISM) niet-gelicentieerde band bevindt. De diëlektrische constante is het vermogen van een materiaal om in korte tijd energie op te slaan. Vomax voerde experimenten uit op zeer droge hooibalen, inclusief de luchtruimten in de grote vierkante balen, en heeft een typisch diëlektricum van ongeveer 2 bepaald.

"Water heeft daarentegen een diëlektricum van 80. De reden dat het diëlektricum van water (80) zo hoog is, is dat de watermoleculen bipolair zijn en dus veel gemakkelijker 'opgewonden' worden door elektromagnetische golven dan de overgrote meerderheid van de algemeen gevonden materialen die niet bipolair zijn (zoals de niet-watermoleculen in hooi). Hoe hoger het diëlektricum, hoe meer de microgolfenergie wordt geabsorbeerd en hoe langzamer de microgolven door het materiaal bewegen.

“Lucht wordt gebruikt als het referentiediëlektricum van 1. Eerst wordt de luchtwaarde afgetrokken van het microgolfsignaal (getarreerd), zodat de resterende microgolfmeting alleen de verandering in het microgolfsignaal is, veroorzaakt door de hooibaal alleen. De microgolfwaarden voor alleen de baal worden vervolgens ingevoerd in een wiskundig algoritme dat de microgolfwaarden van de baal omzet in een vochtwaarde. Dit proces wordt doorgaans 50 keer per seconde gedurende vijf seconden uitgevoerd, waarna het gemiddelde van al deze waarden wordt opgeslagen, klaar voor weergave aan de balenpersoperator.

“Het microgolf-naar-vochtalgoritme is het resultaat van jarenlang vele microgolfmetingen in hooibalen, vervolgens veel kernmonsters uit dezelfde balen nemen en deze in het laboratorium laten analyseren op vochtgehalte. Vervolgens wordt een regressieanalyse uitgevoerd waarbij de microgolfmetingen worden vergeleken met de laboratoriumresultaten om het kalibratiealgoritme te bepalen. In een notendop, we meten de hoeveelheid watermoleculen die zich in het hooi bevinden in vergelijking met een luchtmeting van in wezen 0 procent vocht.

“Zeer lage energie/hoogfrequente elektromagnetische golven worden verzonden tussen twee antennes die in een contactloze configuratie zijn geplaatst voor gebruiksgemak. Het meet-‘oppervlak’ is ongeveer een vierkante meter dwars door de baal bij vermogensniveaus die lager zijn dan de normen die zijn vastgesteld voor mobiele telefoons.”

Locatie vochtapparaat

Jeff Roberts van Harvest Tec Inc. heeft samengewerkt met DSE Test Solutions uit Denemarken om microgolfsensoren in het precompressiegebied van de balenpers te lokaliseren om de vertragingstijd tussen het uitleesvocht en het oppakken van de balenpers te verminderen. Dit kan met name handig zijn als de vochtmetingen worden gebruikt om de toepassing van conserveermiddelen in sterk wisselende veldomstandigheden te regelen. Ik ben echter niet op de hoogte van onderzoeken die de nauwkeurigheid van de magnetron op deze locatie evalueren met waarschijnlijk meer variabele parameters.

Peder Lomborg, CEO van DSE, zegt:"Sinds 1996 meten we het vocht van balen in veel biomassaverwerkingsfabrieken in Europa. Het was een echte uitdaging om microgolfdetectie te laten werken in de voorcompressiekamer en de samenwerking tussen de ingenieurs van Harvest Tec en van DSE Test Solutions op een toegewijde en serieuze manier is uitgevoerd. Microgolfsensoren zullen nu voor het eerst in 2017 op de markt kunnen worden gemonteerd in de voorcompressiekamer.”

Overzicht van methoden

Selecteer een methode die voldoet aan de doelstellingen van uw operatie. Er zijn voor- en nadelen aan elke methode. De tabel vat de kenmerken voor elk systeem samen.

Producenten moeten evalueren wat ze willen van de bewaking van vocht bij het persen. Zelfs met uniform hooi is er een vochtverschil van minimaal 2 procent in elk hooi dat in de baal wordt gedaan. Als de teler gewoon wil kijken en ervoor wil zorgen dat er heel weinig hooi wordt opgestapeld, meer dan 16 procent om schade door hitte in zijn stapels te voorkomen, een sensorsysteem dat al het hooi in de gaten houdt en die informatie voor de producent houdt terwijl het bedrijf bezig is om het werk te doen.

Als een operatie vaak afhankelijk is van conserveermiddelen en aanzienlijke veldvariaties in het terrein heeft, zouden de microgolfsensoren in de voorcompressiekamer mogelijk de extra kosten betalen. Als het hooi wordt gestoomd, zijn de microgolfsensoren aan de achterkant van de balenkoker de enige sensoren die nauwkeurige metingen geven, zodat er voldoende, maar niet te veel stoom wordt toegevoegd.

De volgende sprong in online vochtmeting in hooibalen is het onafhankelijk meten van het gebonden (stengel)vocht en vrij (dauw)vocht.

Disclaimer:De genoemde producten zijn geen volledige lijst, maar zijn enkele van de meest gebruikte vochttesters. De vermelding van een handelsnaam of een gepatenteerd product is geen goedkeuring van dat product ten opzichte van vergelijkbare eenheden van andere fabrikanten.

Dit artikel verscheen in het april/mei 2017 nummer van Hay &Forage Grower op pagina 18.

Geen abonnee? Klik om het gedrukte tijdschrift te krijgen.