茶葉揉捻機(jī)自動(dòng)加壓裝置應(yīng)用研究

劉曉東，湯周斌，龐月蘭，蔣漓生，高生福，劉德友

(1.廣西桂林茶葉科學(xué)研究所，廣西桂林541004;2.南寧市創(chuàng)宇茶葉機(jī)械有限公司，廣西南寧530100)

茶葉是當(dāng)今世界三大飲料之一，主要包括綠茶、紅茶、烏龍茶、黑茶、白茶、黃茶等六大茶類。揉捻是茶葉初制中的一個(gè)重要工序，除了白茶類和綠、黃茶中有些不需要揉捻外，一般在制茶過(guò)程中都有揉捻工序。揉捻是運(yùn)用搓揉的方法破壞茶葉的組織細(xì)胞、擠出茶汁、使葉片成條的茶葉初制工序［1］。通過(guò)揉捻，茶葉細(xì)胞組織部分破壞，內(nèi)含成分適當(dāng)轉(zhuǎn)化與合成，使成品茶滋味更為醇和，香氣更持久，沖泡浸出更均勻，外形更整齊［2］。因此，揉捻是茶葉品質(zhì)特色形成的關(guān)鍵，在茶葉加工中具有重要作用。而揉捻對(duì)質(zhì)量影響最大的是茶葉揉捻后成條程度和細(xì)胞破損程度。

我國(guó)茶葉生產(chǎn)上常用的揉捻機(jī)主要是盤式揉捻機(jī)，由揉盤與機(jī)架、揉桶與加壓裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。揉桶是裝載揉捻葉的容器，它固定于揉桶框架上，由曲臂帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)(方向、速度固定)。揉捻機(jī)在作業(yè)時(shí)，揉桶內(nèi)裝滿殺青葉，在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，由揉桶、揉桶蓋和揉盤組成的揉捻腔在揉盤上作水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);揉桶內(nèi)的加工葉由于受到揉桶蓋壓力、揉盤反作用力、棱骨揉搓力及揉桶側(cè)壓力等作用，被逐漸揉捻成條，并使部分葉細(xì)胞破碎而使茶汁外溢，達(dá)到揉捻的目的［3－4］。在揉捻機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，壓力是增大摩擦力使葉子卷曲成條的主要因素［5］。揉捻加壓大小與調(diào)節(jié)會(huì)直接影響茶葉成條程度和細(xì)胞破損程度，因此根據(jù)不同時(shí)段的揉捻情況，需要調(diào)節(jié)揉捻的壓力。而目前茶葉揉捻加壓過(guò)程多為人工操作，根據(jù)不同揉捻時(shí)段的揉捻葉狀態(tài)，在揉捻機(jī)揉桶旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)手搖轉(zhuǎn)輪壓力裝置進(jìn)行加壓或減壓，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、且存在一定安全隱患，工作效率低。針對(duì)揉捻人工加壓的問題，筆者進(jìn)行了揉捻機(jī)自動(dòng)加壓裝置的研究，并與人工揉捻加壓進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。

1 揉捻機(jī)自動(dòng)加壓裝置設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)

1.1 設(shè)計(jì)方案 在揉桶加壓桿上安裝同步電機(jī)、同步皮帶輪及同步皮帶，同步電機(jī)通過(guò)同步皮帶與同步皮帶輪進(jìn)行連接，與加壓桿成為一個(gè)整體，控制同步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉的加壓或減壓，從而代替人工操作。

1.2 主要結(jié)構(gòu) 該揉捻機(jī)自動(dòng)加壓裝置是在盤式茶葉揉捻機(jī)的基礎(chǔ)上安裝而成，自動(dòng)加壓裝置安裝在揉捻加壓桿上成為一個(gè)整體，由同步電機(jī)1、同步皮帶2、同步皮帶輪3組成。其中同步電機(jī)1用支架固定在加壓桿4上，同步皮帶輪3安裝在加壓桿4上代替原有的手搖轉(zhuǎn)輪(圖1)。

1.3 使用方法 揉捻機(jī)工作時(shí)，當(dāng)茶葉需要加壓或減壓時(shí)，控制同步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)揉捻葉加壓或減壓，從而實(shí)現(xiàn)揉捻機(jī)的自動(dòng)加壓或減壓，代替人工手搖轉(zhuǎn)輪進(jìn)行加壓或減壓。

2 揉捻機(jī)自動(dòng)加壓裝置與人工手搖轉(zhuǎn)輪加壓的對(duì)比試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)地點(diǎn) 南寧市創(chuàng)宇茶葉機(jī)械有限公司武鳴茶機(jī)生產(chǎn)基地。

2.2 試驗(yàn)鮮葉 供試鮮葉為相同品種、相同嫩度的鮮葉，采用滾筒熱風(fēng)殺青機(jī)進(jìn)行殺青處理后供試。

2.3 試驗(yàn)設(shè)備 安裝了自動(dòng)加壓裝置的揉捻機(jī)與傳統(tǒng)人工手搖轉(zhuǎn)輪加壓的揉捻機(jī)同為南寧創(chuàng)宇茶機(jī)廠生產(chǎn)的45機(jī)型。

2.4 試驗(yàn)處理及方法 將殺青葉分成4組進(jìn)行揉捻對(duì)比試驗(yàn)，由一名有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員根據(jù)不同揉捻時(shí)段的揉捻葉狀態(tài)發(fā)號(hào)揉捻加壓、減壓口令，4組處理的操作人員在相同的規(guī)定時(shí)間內(nèi)，聽從口令統(tǒng)一進(jìn)行揉捻加、減壓操作。處理1由一名不熟練工進(jìn)行人工手搖轉(zhuǎn)輪揉捻加、減壓作業(yè);處理2由一名不熟練工利用自動(dòng)加壓裝置進(jìn)行揉捻加、減壓作業(yè);處理3由一名熟練工進(jìn)行人工手搖轉(zhuǎn)輪揉捻加、減壓作業(yè);處理4由一名熟練工利用自動(dòng)加壓裝置進(jìn)行揉捻加、減壓作業(yè)。將上述4組處理進(jìn)行10次重復(fù)試驗(yàn)，然后對(duì)10次的4組處理揉捻葉樣品測(cè)定其成條率和細(xì)胞破損率，按《JBT 9814－2007茶葉揉捻機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中揉捻機(jī)加工綠茶時(shí)的作業(yè)性能指標(biāo)，對(duì)比不同處理后茶葉的揉捻質(zhì)量。

揉捻成條率測(cè)定方法:取揉捻葉樣50 g，剔除老梗老葉、雜質(zhì)，分出未成條葉(包括扁條、扁片)、碎茶和成條葉3種，分別稱重，按《JBT 9814－2007茶葉揉捻機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的成條率計(jì)算公式，計(jì)算成條率。

細(xì)胞破損率測(cè)定方法:取揉捻葉樣5 g，放入10%的重鉻酸鉀溶液中，浸泡5 min后用清水沖洗，隨機(jī)取出20片，將其攤平，用方格計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)染色面積，按《JBT 9814－2007茶葉揉捻機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞破損率計(jì)算公式，計(jì)算細(xì)胞破損率。

2.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.5.1 試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)4組處理的揉捻葉樣品按《JBT 9814－2007茶葉揉捻機(jī)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算成條率、細(xì)胞破損率，10次的4組處理揉捻葉樣品成條率、細(xì)胞破損率結(jié)果分別見表1和2。

表1 10次4組處理揉捻葉樣品成條率結(jié)果%

表2 10次4組處理揉捻葉樣品細(xì)胞破損率結(jié)果%

從表1和表2可以看出，處理1的樣品成條率只有2次達(dá)到≥85%的揉捻機(jī)加工綠茶的成條率指標(biāo)，分別為89.4%、85.3%，而細(xì)胞破損率有4次未達(dá)到50% ～60%的揉捻機(jī)加工綠茶的細(xì)胞破損率指標(biāo)，有3次超出了指標(biāo)范圍;處理3的樣品成條率有1次是80.8%，未達(dá)到≥85%的揉捻機(jī)加工綠茶的成條率指標(biāo)，而細(xì)胞破損率也有1次是73.5%，超出了50% ～60%的揉捻機(jī)加工綠茶的細(xì)胞破損率指標(biāo)范圍;處理2和處理4的樣品成條率、細(xì)胞破損率10次均達(dá)到揉捻機(jī)加工綠茶的成條率、細(xì)胞破損率指標(biāo)。

2.5.2 結(jié)果分析。處理1由于是不熟練工負(fù)責(zé)操作手搖轉(zhuǎn)輪，在揉捻機(jī)揉桶旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)手搖轉(zhuǎn)輪進(jìn)行加壓及減壓，對(duì)其心理有一定影響，加壓、減壓花費(fèi)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，多數(shù)在發(fā)號(hào)口令的規(guī)定時(shí)間內(nèi)未能完成加壓、減壓操作，造成揉捻時(shí)茶葉受到的壓力過(guò)大或過(guò)小，成條率、細(xì)胞破損率難以達(dá)到揉捻機(jī)加工綠茶的指標(biāo)。

處理3由熟練工負(fù)責(zé)操作手搖轉(zhuǎn)輪，基本上能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成加壓、減壓，但是也有1次因?yàn)槭直燮诘脑颍茨茉谝?guī)定時(shí)間內(nèi)完成加壓、減壓操作，成條率、細(xì)胞破損率不能達(dá)到揉捻機(jī)加工綠茶的指標(biāo)。

處理2和處理4均采用了自動(dòng)加壓裝置，無(wú)需人工操作手搖轉(zhuǎn)輪，只需輕按自動(dòng)加壓裝置的按鈕，即可完成加壓、減壓工作，不會(huì)因?yàn)椴僮鞯氖炀毝?、疲勞度原因，影響加壓、減壓的時(shí)間，全部在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成加壓、減壓操作，成條率、細(xì)胞破損率均能達(dá)到揉捻機(jī)加工綠茶的指標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者通過(guò)在揉捻機(jī)揉桶加壓桿上安裝同步電機(jī)、同步皮帶輪及同步皮帶，與加壓桿成為一個(gè)整體自動(dòng)加壓裝置，代替人工手搖轉(zhuǎn)輪加壓裝置，不僅可以避免因?yàn)椴僮魅藛T不熟練、操作疲勞等原因造成揉捻機(jī)成條率、細(xì)胞破損率指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，從而影響揉捻葉質(zhì)量的情況，而且還可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度、增加工作安全性、提高工作效率，為實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)自動(dòng)化流水作業(yè)創(chuàng)造條件。

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