Att känna till foderfuktigheten i realtid är avgörande för att välja om och hur mycket konserveringsmedel som ska användas, hur mycket ånga som ska tillsättas till mycket torrt hö och för att förutsäga effekter på foderkvaliteten. Realtids- och kontinuerlig fuktprovtagning erbjuder fördelarna med robust provtagning med många punkter och stora volymer hö eller foder.
De flesta utrustningstillverkare mäter fukthalten i hö under balning med hjälp av elektriska konduktivitetsmetoder. Nära infraröd reflektansspektroskopi (NIRS) och mikrovågstransmissionsgeometri är alternativa metoder. Låt oss ta en titt på hur foderfuktigheten i realtid bestäms och för vilket ändamål i stora rektangulära balpressar.
Elektrisk ledningsförmåga
Stjärnformade hjul är monterade på en höbalspress, så att punkterna på de stjärnformade hjulen sticker ut i hö som pressas och går genom balpressen. I fallet med rektangulära blockbalar tränger spetsarna företrädesvis in mellan parallella stammar av höet hoppressade i balformen och drivs att rotera av det rörliga höet. Två 7-tums stjärnhjul är placerade direkt bakom knytarna och har ett icke-ledande arrangemang som elektriskt isolerar de två stjärnformade hjulen från varandra och från balpressens metallram.
Elektrisk ledningsförmåga mäts från ett hjul över balens topp till det andra hjulet. I detta läge är hjulen i kontakt med 10 procent av materialet i balen. Eftersom balpressens matningsmekanism blandar strängen som matas in i balkammaren, ser dessa hjul ett bra exempel på den sammansatta fukten som pressas, inklusive toppen och botten, mitten och båda sidor av strängen. Fukten uppskattas genom kalibreringar från konduktiviteten mellan hjulen, medan balningshastigheten övervakas av deras varv.
Avläsningen kan styra andra processer såsom applicering av konserveringsmedel eller ge alternativa signaler som ljud eller en visuell indikering (till exempel ett blinkande ljus). Avläsningarna är exakta mellan 7 till 70 procent fukt. Rent vatten är en isolator och är därför beroende av joner i vattnet för att leda elektricitet. Dessa joner kommer huvudsakligen från mineralsalterna i höet eller fodret, vilket kan variera.
NIRS-analys
Nära infraröd reflektansspektroskopi är studien av absorptionen av nära infrarött ljus (energi) av molekyler. I praktiken lyser sensorn ett infrarött ljus när höet passerar genom balningskammaren och mäter ljuset som reflekteras tillbaka av provet. Fukten i provet kommer att absorbera en del av ljuset och därför kommer det att reflekteras mindre ljus tillbaka till sensorn. Genom att mäta mängden ljus som absorberas kan beräkningen av mängden fukt i provet.
NIRS-metoderna är baserade på kalibreringar härledda från laboratoriekemi, men NIRS-analys kan uppskatta fukt och många näringsvärden med endast en skanning. NIRS är snabb men förutsäger bara fukt omedelbart från ytmaterial med liten diameter. Den påverkas i hög grad av partikelstorlek och omgivande miljöeffekter, så det är inte vanligt att den anpassas till balpressapplikationer. Att bibehålla en ren och repsäker lins är en stor fråga för realtids-NIRS.
Realtids-NIR är mest användbar när du använder prover varken torkade eller malda och har potential att mäta fukt med rimlig noggrannhet; det kan också upptäcka förändringar i andra näringsämnen som protein och fibrer. Eftersom fukttoppen är dominerande i NIR-spektra är det ett ganska enkelt värde att mäta.
Mikrovågsmätning
Richard Kelly, Vomax Instrumentation i Australien, är utvecklaren av denna jordbruksbaserade teknologi. Även om det finns flera mikrovågssändarprodukter från industrin känner jag bara till två källor till instrument med kalibrering för hö:Vomax Instrumentation (Gazeeka) och DSE från Danmark som säljs av Harvest Tec i USA.
Hur används mikrovågor för att mäta fukthalten? Kelly förklarar:
"Att mäta fukt på en höbalspress med mikrovågor kräver en antenn för att sända ut mikrovågorna, vilket vanligtvis är i det olicensierade 2,4 Gigahertz-bandet Industrial, Scientific, Medical (ISM). Den dielektriska konstanten är ett materials förmåga att lagra energi på kort tid. Vomax genomförde experiment på mycket torra höbalar, inklusive luftutrymmena i de stora fyrkantsbalarna, och har bestämt en typisk dielektrikum på cirka 2.
"Däremot har vatten en dielektrikum på 80. Anledningen till att vattnets dielektrikum (80) är så hög är att vattenmolekylerna är bipolära och därför mycket lättare "exciteras" av elektromagnetiska vågor än de allra flesta vanliga material som inte är bipolära (som icke-vattenmolekyler i hö). Ju högre dielektrikum, desto mer absorberas mikrovågsenergin och desto långsammare rör sig mikrovågorna genom materialet.
"Luft används som referensdielektrikum för 1. Först subtraheras luftavläsningen från mikrovågssignalen (tarerad) så den återstående mikrovågsavläsningen är endast förändringen i mikrovågssignalen som orsakas av enbart höbalen. Mikrovågsvärdena för endast balen matas sedan in i en matematisk algoritm som omvandlar balens mikrovågsavläsningar till ett fuktvärde. Denna process utförs vanligtvis 50 gånger per sekund under fem sekunder, sedan lagras medelvärdet av alla dessa värden redo för visning för balpressoperatören.
"Mikrovågs-till-fukt-algoritmen kommer från år av att ta många mikrovågsavläsningar i höbalar, sedan ta många kärnprover från samma balar och låta analysera dem med avseende på fukthalt i laboratoriet. En regressionsanalys görs sedan som jämför mikrovågsavläsningarna med laboratorieresultaten för att bestämma kalibreringsalgoritmen. I ett nötskal, vi mäter mängden vattenmolekyler som finns i höet jämfört med en luftavläsning på i huvudsak 0 procent fukt.
"Mycket lågenergi/högfrekventa elektromagnetiska vågor sänds mellan två antenner placerade i en beröringsfri konfiguration för enkel användning. Mätarean är ungefär en kvadratfot rakt igenom balen vid effektnivåer som är lägre än standarderna för mobiltelefoner.”
Fuktenhetsplacering
Jeff Roberts från Harvest Tec Inc. har arbetat med DSE Test Solutions i Danmark för att lokalisera mikrovågssensorer i förkompressionsområdet på balpressen för att minska fördröjningen mellan avläsning av fukt och balpressens upptagning. Detta kan vara särskilt användbart om fuktavläsningarna används för att kontrollera applicering av konserveringsmedel under mycket varierande fältförhållanden. Jag känner dock inte till studier som utvärderar mikrovågsugnens noggrannhet på denna plats med sannolikt mer varierande parametrar.
Peder Lomborg, VD för DSE, säger:"Vi har mätt fukten i balar vid många biomassabearbetningsanläggningar i Europa sedan 1996. Det har varit en verklig utmaning att få mikrovågsavkänning att fungera i förkompressionskammaren, och samarbetet mellan ingenjörerna av Harvest Tec och av DSE Test Solutions har genomförts på ett dedikerat och seriöst sätt. Mikrovågssensorer kommer nu att finnas tillgängliga för montering i förkompressionskammaren på marknaden för första gången 2017.”
Översikt över metoder
Välj en metod som uppfyller målen för din verksamhet. Det finns fördelar och nackdelar med varje metod. Tabellen sammanfattar attributen för varje system.
Producenterna bör utvärdera vad de vill ha av övervakningen av fukt vid balning. Även med enhetligt hö finns det minst 2 procents variation i fukt i varje sträng av hö som lagts i balen. Om producenten helt enkelt vill titta och se till att det är väldigt lite hö som läggs upp över 16 procent för att undvika värmeskador i hans högar, pågår ett avkänningssystem som övervakar allt hö och håller den informationen framför producenten under drift att göra jobbet.
Om en operation förlitar sig på konserveringsmedel mycket av tiden och har betydande fältvariationer i terrängen, kan mikrovågssensorerna som finns i förkompressionskammaren betala för sin extra kostnad. Om höet ångas är mikrovågssensorerna på baksidan av balrännan de enda sensorerna som ger exakta avläsningar så att tillräckligt men inte för mycket ånga tillsätts.
Nästa steg i online-fuktmätning i höbalar är att mäta den bundna (stam-) fukten och fri (dagg) fukten oberoende.
Friskrivningsklausul:De nämnda produkterna är inte en komplett lista utan är några av de mest använda fukttestarna. Omnämnandet av ett handelsnamn eller en egen produkt är inte en rekommendation för den produkten framför liknande enheter från andra tillverkare.
Den här artikeln publicerades i april/maj numret 2017 av Hö- och foderodlare på sidan 18.
Inte en prenumerant? Klicka för att hämta den tryckta tidningen.
