digimaatalous erilaisia mittalaitteita

Kuiva-ainemittarit ruokinnan seurantaan

Ruokinnan suunnittelun osalta on oleellista tietää aina myös ruokintakomponenttien kuiva-ainepitoisuus. Jos kuiva-aine on pielessä, voi ruokinta olla liian väkevää tai laimeaa. Tällöin seurauksena voi olla esimerkiksi vajaukset tuotannossa, tuotantoeläinten sairastelu tai turhat ruokintakustannukset.

Yleensä rehuanalyysit teetetään rehulaboratoriossa, mutta lisäksi kuiva-ainetta voidaan seurata tiheämmin myös tilatasolla. Tällaisia tilakäyttöön soveltuvia kuivausteknologioita ovat esimerkiksi halogeeni- ja lämpöilmakuivaimet, elektroniset mittarit sekä NIR-mittarit. Yhteistä eri teknologioilla on se, että ne mittaavat näytteen veden määrää tai sen haihtumista kuivauksen aikana.

Halogeeni- tai infrapunakuivaimet

Halogeeni- ja infrapunakuivaimet perustuvat näytteen kuivaamiseen vaa’an päällä. Tällöin kuivumista voidaan seurata reaaliaikaisesti. Näyte annostellaan lautaselle, laitteen vaa’an päälle, ja kannessa oleva halogeenilamppu tai infrapunasäteilijä kuivaa näytteen. Kun näytteen massa ei enää muutu, laite pysäyttää mittauksen ja ilmoittaa näytteen kuiva-ainepitoisuuden. Kuivaimia voidaan käyttää myös muiden näytetyyppien mittaamiseen, esimerkiksi separoitu kuivajae.

Lämminilmakuivaimet

Lämminilmakuivaimet perustuvat myös näytteen kuivaamiseen. Ne ovat monesti hieman enemmän työtä vaativia laitteita. Esimerkki lämminilmakuivaimesta on Koster-kuivuri, jossa näyte annostellaan sihtiin, joka laitetaan lämminilmapuhaltimen päälle kuivumaan. Näytteen kuivumista seurataan punnitsemalla sihtiä säännöllisin väliajoin erillisellä vaa’alla. Alkuvaiheessa esimerkiksi 15 minuutin välein ja lopuksi 5 minuutin välein. Kun näytteen massa ei enää muutu, näyte on täysin kuivunut ja kuiva-ainepitoisuus lasketaan manuaalisesti: loppupaino – sihdin paino / alkupaino – sihdin paino) * 100 %. Mittaus kestää noin 3060 minuuttia riippuen näytteen kuiva-ainepitoisuudesta.

Halogeenikuivain ja Koster-kuivuri 2.
Koster (vas.) ja halogeenikuivain (kesk.)

Lähi-infrapuna (NIR) -mittarit

Lähi-infrapunaspektroskopiaan perustuvia mittareita on olemassa kannettavina ja ajokoneisiin kytkettävinä versioina ja spektrikameratekniikoina. Niissä kuiva-aineen mittaus perustuu vesimolekyylien sidosten värähtelyn optiseen tunnistamiseen lähi-infrapuna-alueella (760–2500 nm). Mittaus tapahtuu sekunneissa tai minuuteissa riippuen kalibroinnin kestosta ja rinnakkaismittausten määrästä. NIR-mittareilla on mahdollista mitata muitakin parametrejä kuin kuiva-ainetta.

Dinamica Generale valmistaa X-NIR mittalaitetta ja AgriNIR mittalaitteita, joita voidaan käyttää eri säilörehuille ja valmiille seosrehulle. Jokainen näytetyyppi vaatii kuitenkin oman kalibrointinsa, ja laitteelle voi valita kerrallaan 3–7 eri näytetyyppiä. Spectral Engines kehittää AFarCloud-hankkeessa kannettavaa, älylaitteella ohjattavaa NIR-mittaria säilönurmirehun mittaamiseen. Mittari ei ole vielä kaupallisesti saatavilla, sillä sen kehitystyö jatkuu hankkeessa edelleen.

Elektroniset mittarit

Elektronisissa kosteusmittareissa mitattava rehu vaikuttaa anturin sähköisiin ominaisuuksiin, joita mitaten laite laskee kosteuden. Wile-heinänkosteusmittarit mittaavat kosteutta kapasitiivisesti, eli mittaus perustuu ensisijaisesti dielektrisyysvakioon, joka on vedellä korkea kuiva-aineeseen tai ilmaan verrattuna.

Rehun tiiviys vaikuttaa sähköisen mittarin lukemaan. Siksi Wile 25 -mittarilla Wile 253 -irtoheinäanturia käyttäen rehu kerätään muovisankoon, jossa käyttäjä puristaa mittauksen aikana rehua kasaan tietyllä voimalla. Paaliantureissa tiheys joko kerrotaan mittarille (Wile 25 pistinanturilla Wile 251) tai mittari voi arvioida sen työntövoimasta automaattisesti (Wile 500). Mittarit ilmoittavat tuloksen kosteusprosenttina eli kuiva-aine saadaan laskukaavalla: 100 % - mittaustulos (%).

Wile 500 heinänkosteusmittari

Hyödyt

  • Säilörehun ja valmiin seosrehun kuiva-ainetta voi seurata jopa päivittäin ja eräkohtaisesti
  • Seosrehureseptiä voi hienosäätää mitatulla kuiva-ainepitoisuudella esimerkiksi käyttäen RehuApp-sovellusta.
  • Ruokinta tarkentuu: tasalaatuisuus pysyy yllä paremmin, seosrehun muutoksiin päästään nopeasti kiinni
  • Jo sadonkorjuuvaiheessa voidaan helposti seurata kuiva-ainepitoisuutta

Huomioitavaa

  • Mitattavasta rehuerästä otettava edustava näyte mittaukseen
  • Halogeenikuivaimella mitatuille säilörehunäytteille käytetään mittaustulokselle korjauskerrointa 1,06x. (tuorenurmi- ja seosrehunäytteet eivät vaadi korjauskerrointa)
  • Mittarit eivät välttämättä toimi useammalle eri näytetyypille
  • Mittarit voivat vaatia lisäkalibrointeja alkuvaiheessa tai tarkistuskalibrointeja säännöllisin väliajoin
  • Ainoastaan NIRONE Scannerissa tulokset siirtyvät automaattisesti pilvipalveluun, X-NIR ja AgriNIR laitteissa wifi on tarjolla oleva lisävaruste tulosten siirtoon vakiona olevan USB-portin lisäksi
  • Elektronisissa mittareissa lämpötila vaikuttaa tulokseen sitä enemmän mitä kosteampaa rehu on. Jos mittarissa ei ole lämpötilakompensaatiota (Wile 25), mitattavan rehun olisi hyvä olla huoneenlämpöistä.
  • Elektronisten mittareiden mittaustarkkuus on parhaimmillaan kuivaheinällä ja heikkenee kosteuden kasvaessa. Mittausalueen yläraja säilörehulla on noin 80 % kosteudessa (20 % kuiva-ainepitoisuus).

Hintahaarukka

  • Koster-kuivuri 300 – 500 €
  • Halogeenikuivaimet 1500 - 3000 €
  • Wile 25 mittari + anturi (W251 tai W253) noin 300 €
  • Wile 500 mittari noin 400 €
  • NIRONE Scanner hinta-arvio 2000 – 3000 €, analytiikkapilvipalvelu 50 – 150 €/kk
  • XNIR kannettava mittari noin 9000 €
  • AgriNIR mittari noin 15 000 €

Kirjoittaja: Tuija Kallio, projektitutkija, Oulun yliopisto, Mittaustekniikan yksikkö