ปริมาณความชื้นในวัสดุ (Moisture Content) คือปริมาณน้ำที่มีอยู่ในสาร หรืออาหาร ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักหรือปริมาตรรวมของสารนั้น พารามิเตอร์นี้เป็นตัวแปรที่สำคัญในด้านต่างๆ เช่น เกษตรกรรม การแปรรูปอาหาร การก่อสร้าง และการผลิต เนื่องจากส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพ คุณภาพ และความเสถียรของวัสดุ
ปริมาณความชื้นอาจแสดงเป็นอัตราส่วนและอาจอยู่ในช่วงตั้งแต่ศูนย์ 0% จนถึง 100% ค่าความพรุนของวัสดุที่ความอิ่มตัว การกำหนดปริมาณน้ำถูกนำมาใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ หนึ่งในนั้นคือด้านการเกษตร ปริมาณน้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการปลูกพืช ดินที่แห้งเกินไปจะทำให้พืชคายน้ำลดลงและอาจนำไปสู่จุดเหี่ยวเฉาเมื่อพืชไม่สามารถสกัดน้ำได้อีกต่อไป
ประเภทของปริมาณความชื้น
ปริมาณน้ำหรือปริมาณความชื้นในวัสดุ (Moisture Content) คือปริมาณน้ำที่มีอยู่ในวัสดุเช่นดิน (เรียกว่าความชื้นในดิน) หิน เซรามิก พืชผล หรือไม้ ปริมาณน้ำถูกนำมาใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคนิคที่หลากหลาย สามารถนแบ่งได้เป็น 2 ชนิดดังต่อไปนี้
1. ความชื้นกราวิเมตริก (Gravimetric Moisture Content)
ปริมาณความชื้นกราวิเมตริก (gravimetric Moisture Content) คือการทำให้แห้งด้วยเตาอบ วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการชั่งน้ำหนักตัวอย่างที่มีความชื้น อบให้แห้งที่อุณหภูมิ 105°C เป็นเวลา 24-48 ชั่วโมง แล้วชั่งน้ำหนักใหม่ และคำนวณมวลของน้ำที่สูญเสียไปเป็นเปอร์เซ็นต์ของมวล
หน่วยวัดโดยทั่วไปจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ (%)
หรือสามารถคำนวณโดยใช้น้ำหนักเริ่มต้นและน้ำหนักสุดท้ายดังสูตรต่อไปนี้
ตัวอย่างการคำนวณ
สมมติว่าคุณมีตัวอย่างอาหารเช่นกล้วยตากที่มีน้ำหนักเริ่มต้น 150 กรัม (น้ำหนักเปียก รวมน้ำ) และน้ำหนักแห้ง 120 กรัม (หลังจากการอบแห้งด้วยเตาอบ)
โดยใช้สูตรที่ 2 ปริมาณความชื้นแบบกราวิเมตริก (%)= [(150-120)/120] X 100 = 25%
ซึ่งหมายความว่าตัวอย่างกล้วยตากมีความชื้น 25% โดยน้ำหนัก
การประยุกต์ใช้การวัดปริมาณความชื้นแบบกราวิเมตริก
- วิทยาศาสตร์ดิน: กำหนดปริมาณน้ำในดิน ซึ่งมีความสำคัญต่อการปฏิบัติทางการเกษตร กำหนดการชลประทาน และการประเมินสุขภาพของดิน
- อุตสาหกรรมอาหาร: วัดปริมาณความชื้นในผลิตภัณฑ์อาหารเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพ ความปลอดภัย และอายุการเก็บรักษา
- การก่อสร้าง: ประเมินปริมาณความชื้นในวัสดุก่อสร้าง เช่น คอนกรีต ไม้ และมวลรวม ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงและความทนทาน
- ยา: รับประกันความเสถียรและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ยาโดยการควบคุมระดับความชื้น
- การศึกษาด้านสิ่งแวดล้อม: ติดตามปริมาณความชื้นในระบบนิเวศเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการทางอุทกวิทยาและผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ข้อดีของแบบกราวิเมตริก
- ความแม่นยำ: ให้การวัดปริมาณความชื้นโดยตรงและแม่นยำสูง
- ความเรียบง่าย: วิธีการนี้ตรงไปตรงมาและไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน
- ใช้งานได้หลากหลาย: สามารถใช้กับวัสดุได้หลากหลาย รวมถึงดิน อาหาร และวัสดุก่อสร้าง
ข้อเสียของแบบกราวิเมตริก
- ใช้เวลานาน: การทำตัวอย่างให้แห้งด้วยน้ำหนักคงที่อาจใช้เวลาหลายนาทีไปจนถึงชั่วโมง
- สูญเสียตัวอย่างที่ทำการวัด: ตัวอย่างมีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการทำให้แห้ง ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
เนื่องด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้มีเครื่องวัดปริมาณความชื้นแบบกราวิเมตริกแบบอัตโนมัติไม่จำเป็นต้องชั่งน้ำหนักด้วยตนเองคำนวณด้วยมืออีกต่อไป เครื่องจะหยุดทำงานอัตโนมัติเมื่อน้ำหนักไม่เปลี่ยนในขณะที่ให้ความร้อน ทำให้ลดความผิดพลาด
2. ความชื้นตามปริมาตร (Volumetric Moisture Content)
ปริมาณความชื้นตามปริมาตร (Volumetric Moisture Content เขียนย่อว่า VMC) คือการวัดปริมาตรของน้ำที่บรรจุอยู่ในวัสดุโดยสัมพันธ์กับปริมาตรรวมของวัสดุนั้น จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์หรือเป็นเศษส่วน ตัวชี้วัดนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสาขาต่างๆ เช่น วิทยาศาสตร์ดิน การเกษตร และอุทกวิทยา เพื่อกำหนดปริมาณน้ำที่มีอยู่ในดินและสื่อที่มีรูพรุนอื่นๆ
ปริมาณความชื้นเชิงปริมาตรสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
ตัวอย่างการคำนวณ
สมมติว่าคุณมีตัวอย่างดินที่มีปริมาตรรวม 200 ลูกบาศก์ซม. มวลของตัวอย่างดินเปียกคือ 300 กรัม และมวลของตัวอย่างแห้งคือ 250 กรัม
ปริมาณน้ำ:
- มวลน้ำ = 300 กรัม (น้ำหนักเปียก) – 250 กรัม (น้ำหนักแห้ง) = 50 กรัม
- ปริมาตรน้ำ = 50 cm³ (เนื่องจากน้ำ 1 กรัม = 1 cm³)
ปริมาตรรวมของตัวอย่างดิน: 200 ลูกบาศก์ซม
ดังนั้นความชื้นตามปริมาตร ( VMC) = (50/200) X100 = 25%
ข้อดีของแบบปริมาตร
- ความเกี่ยวข้องโดยตรง: ให้การวัดปริมาตรน้ำโดยตรงในปริมาตรของวัสดุที่กำหนด ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการใช้งานจริง
- วิธีการแบบไม่ทำลายที่มีอยู่: สามารถวัดในแหล่งกำเนิดได้โดยใช้เทคนิคแบบไม่ทำลายเช่นเซ็นเซอร์ความชื้น
- การตรวจสอบแบบเรียลไทม์: ช่วยให้สามารถตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่องในด้านต่างๆ เช่น เกษตรกรรมและอุทกวิทยา
ข้อเสียของแบบปริมาตร
- ความซับซ้อนในการวัด: การวัดปริมาตรรวมและปริมาตรน้ำที่แม่นยำอาจเป็นเรื่องท้าทาย โดยเฉพาะในวัสดุที่ต่างกัน
- ต้องมีการสอบเทียบ: เซ็นเซอร์ต้องมีการสอบเทียบสำหรับประเภทและสภาพของดินที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเครื่องวัดแบบ Volumetric Moisture Content
3.ความชื้นในอากาศ (Humidity)
ความชื้นในอากาศ (Humidity) คือความเข้มข้นของไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ ไอน้ำคือสถานะก๊าซของน้ำและมองไม่เห็น ความชื้นบ่งบอกถึงแนวโน้มที่จะเกิดฝน น้ำค้าง หรือหมอก ความชื้นที่สูงขึ้นหมายถึงมีไอน้ำในอากาศมากขึ้น สามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ความชื้นในอากาศ (Humidity) คืออะไร
ความสำคัญของปริมาณความชื้น
- การเกษตร: ปริมาณความชื้นในดินและพืชผลส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืช ผลผลิตพืชผล และคุณภาพของผลผลิตที่เก็บเกี่ยว
- อุตสาหกรรมอาหาร: มีอิทธิพลต่อเนื้อสัมผัส รสชาติ อายุการเก็บรักษา และความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์อาหาร ปริมาณความชื้นที่เหมาะสมจะช่วยป้องกันการเจริญเติบโตและการเน่าเสียของจุลินทรีย์
- การก่อสร้าง: ปริมาณความชื้นในวัสดุก่อสร้าง เช่น ไม้ คอนกรีต และดิน ส่งผลต่อความแข็งแรง ความทนทาน และความสมบูรณ์ของโครงสร้าง ความชื้นที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น การเจริญเติบโตของเชื้อราและการเสื่อมสภาพของวัสดุ
- การผลิต: ในการผลิตวัสดุ เช่น กระดาษ สิ่งทอ และยา การควบคุมปริมาณความชื้นถือเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาคุณภาพและประสิทธิภาพของกระบวนการ
การทำความเข้าใจและการควบคุมปริมาณความชื้นถือเป็นสิ่งสำคัญในหลายอุตสาหกรรมเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ มีการใช้วิธีการตรวจวัดปริมาณความชื้นที่แตกต่างกันไปตามความต้องการและคุณลักษณะเฉพาะของวัสดุที่กำลังวิเคราะห์
