茶葉生產工藝中高效供熱系統(tǒng)的研制與應用

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茶葉生產工藝中高效供熱系統(tǒng)的研制與應用

張龍云1，陳 文1，劉 玲2，吳 陵1

（1.重慶市涪陵區(qū)農業(yè)委員會，重慶408000，2.西南大學食品科學學院，重慶 400716）

摘要：醇基燃料熱風爐為涪陵地區(qū)自主研制的新型供熱系統(tǒng)，以空氣為加熱介質，采用燃燒醇基（甲醇加催化劑）為主體配置燃料，以火焰間接加熱方式，可通過電腦界面控制，燃燒室與換熱器合為一體。通過在茶葉殺青、干燥、提香工茶葉生產工藝中的應用，取得了明顯效果。該系統(tǒng)操作簡單、成本低廉、無環(huán)境污染危害，提升產品質量，綜合經濟效益提高26%以上，并已獲得國家發(fā)明專利。

關鍵詞：茶葉；高效；供熱

熱風爐在各個行業(yè)中應用廣泛，能源消耗量也在年年快速增長，尤其是燃煤熱風爐污染嚴重、熱效率低，加之受環(huán)境政策限制，已處于逐漸收縮狀態(tài)。目前熱風爐更多的是采用柴油、液化石油氣、天然氣及電作為能源，由于這些能源不僅價格高，而且往往不能保證持續(xù)供應，導致企業(yè)生產不穩(wěn)定，因此市場對使用方便新能源的高效熱風爐已迫在眉睫，這也正適應了茶葉清潔化生產加工無害化安全的需要[1,2]，在此背景下，我們歷時多年精心研制，獨創(chuàng)了具有熱效率高、成本低、無污染的醇基燃料熱風爐。

圖1　電腦控制界面1

1　醇基燃料熱風爐構造

1.1熱風爐控制系統(tǒng)

圖2　電腦控制界面2

系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的西門子PLC為控制核心，用西門子觸摸屏為顯示單元，電腦控制面版功能完善，畫面顯示直觀（如圖1、圖2），操作簡單。重大舉措，對提高夏秋茶資源的利用，增加武當?shù)啦杌ㄉ贩N，提高茶園效益，增加茶農收入具有重要意義。在品種選擇、工藝優(yōu)化、產品標準等問題上有待進一步研究，本文觀點僅供參考。

〔參考文獻〕

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[4]郭桂義,劉建軍,聶東,等.“信陽紅”條形紅茶加工技術[J].信陽農業(yè)高等專科學校學報,2010,20(4):99- 102.

[5]崔文銳,楊緒旺.三種干燥方式對工夫紅茶品質的影響[J].福建茶葉,2005, (2):9- 10.

（責任編輯：蔣文倩）

1.2熱風爐內外構造

熱風爐采用間接式，燃燒煙氣與熱風完全分離，可以獲得干凈的熱風。具體由以下部件組成：燃燒器、燃燒室、換熱器、高壓點火裝置、溫度傳感器、溫控儀、自動控制系統(tǒng)、風機、殼體、保溫層等組成（如圖3、圖4）。其關鍵技術是醇基燃料熱風爐燃燒器和燃燒自動控制系統(tǒng)（如圖5）。

圖3　熱風爐內部構造

圖4　熱風爐外觀構造

圖5　熱風爐控制系統(tǒng)

2　醇基燃料熱風爐工作原理

打開電源按鈕后，控制系統(tǒng)開始工作，按照設定的程序依次打開燃燒系統(tǒng)的各個燃料電磁閥，燃燒系統(tǒng)開始工作，對換熱器進行加熱，同時鼓風機把空氣吹送到換熱器內部，令冷空氣從換熱器內部均勻通過，從而使出風口的風溫升高。出風口處的熱電偶及時將探測到的出風溫度反饋到溫控儀，儀表根據(jù)設定的溫度監(jiān)測工作的實際溫度，并將溫度信息傳遞回繼電器（電腦控制系統(tǒng)）進而自動控制燃燒器的工作狀態(tài)。

3　醇基燃料熱風爐的技術特點

本研究采用間接式換熱，主要是使用了耐高溫換熱器（耐高溫金屬材質和陶瓷）為核心部件，燃料（甲醇加催化劑）在燃燒室內充分燃燒：其燃燒反應式為：CH3OH+O2→CO2+H2O，燃燒后的熱空氣，經過換熱器，把熱量換給新鮮的冷空氣，可使新鮮空氣溫度達到1000℃以上。其關鍵技術是運用了恒溫氣化技術和無風機的自適應配風技術，達到了燃燒火力猛、火焰溫度高和智能可控的目的，節(jié)能減排效果明顯；很好地解決了積碳堵塞氣化裝置和噴嘴的行業(yè)技術難題，研制的“使用醇基液體燃料的間接式熱風爐”獲得國家發(fā)明專利，其專利授權號為zl201210541941.7，在國內尚屬首創(chuàng)。

4　醇基燃料供熱系統(tǒng)在茶葉加工上的應用效果

4.1茶葉殺青工藝應用

試驗采用常規(guī)40、70型滾筒殺青機下方安裝醇基燃料裝置提供熱源的方式（如圖6），與對照常規(guī)用燃燒標準煤、電阻絲提供熱源的方式進行茶葉殺青。

圖6　滾筒殺青機

試驗在相同時間、相同茶鮮葉等級的情況下，對比不同熱源對茶鮮葉殺青效果的評估。結果顯示：用醇基燃料裝置提供熱源的殺青溫度（240℃）穩(wěn)定、殺青效果良好；且每殺青100kg茶鮮葉需要22.6kg醇基燃料，折算人民幣45.2元；而用電阻絲提供熱源殺青100kg茶鮮葉則需要54.8度電，折算人民幣54.8元；用燃燒標準煤供熱源殺青100kg茶鮮葉則需要80kg煤，折算人民幣40.0元。

4.2茶葉干燥工藝應用

利用醇基燃料熱風爐提供熱源（如圖7），按上述殺青試驗方式：在相同時間、相同揉捻茶葉等級的情況下，通過烘二青、烘三青到足烘，對比不同熱源對揉捻茶葉干燥效果的評估，結果顯示：用醇基燃料裝置提供熱源的干燥溫度（70到150℃）穩(wěn)定、干燥效果良好；且每干燥100kg茶原料需要46.5kg醇基燃料，折算人民幣93.0元；而用電阻絲提供熱源干燥100kg茶原料則需要106.0度電，折算人民幣106.0元；用燃燒煤供熱源干燥100kg茶原料則需要150kg標準煤，折算人民幣75.0元。

圖7　醇基燃料熱風爐為滾筒殺青機提供熱源

4.3茶葉提香工藝應用

采取殺青、干燥試驗方式：在相同時間、相同干度茶葉原料的情況下，對比不同熱源對已干燥的茶葉進行提香效果評估，結果顯示：用醇基燃料裝置提供熱源的提香溫度（180℃）穩(wěn)定、提香效果良好無異味；且每提香100kg干燥茶原料需要7.5kg醇基燃料，折算人民幣15.0元；而用電阻絲提供熱源提香100kg茶原料則需要26.0度電，折算人民幣26.0元；用燃燒煤供熱源提香100kg茶原料則需要50kg標準煤，折算人民幣25.0元。

5　醇基燃料供熱系統(tǒng)綜合評價

通過醇基燃料供熱系統(tǒng)在茶葉殺青、干燥、提香工藝上的應用，對于提高茶葉品質和節(jié)能減排效果明顯；制成的干茶（涪陵白茶：榮獲全國第九屆中茶杯名茶評比一等獎，重慶市第八屆三峽杯名茶金獎），并且比用煤、電制成的干茶經濟效益提高26%；與用電相比可節(jié)約直接成本21.7%，與用煤比較僅增加成本9.4%（但除去燒煤用工費支出，仍節(jié)約成本15%以上）。而且操作簡單，方便省力、流程高效連續(xù)。

目前該系統(tǒng)已應用在糧食干燥，茶葉加工，以及有色金屬熔煉、鑄造和煙葉烘烤、養(yǎng)殖業(yè)雞舍、豬舍升溫等領域，效果良好。

[1]倪德江,封曉峰,陳玉瓊,等. 進風式滾筒連續(xù)殺青機的研制[J]. 中國茶葉,2007,(3):30.

[2]湯曉美. 茶葉清潔化加工技術路線探討[J]. 中國茶葉,2014,(8):29- 30.

（責任編輯：蔣文倩）

〔作者簡介〕張龍云(1965- )，男，重慶市涪陵區(qū)農業(yè)委員會信息中心主任，研究員。從事茶葉、蔬菜等經濟作物技術推廣與研究工作。

〔收稿日期〕2014- 09- 18

文章編號：1006-5768(2015)02-0077-03

文獻標識碼：A

中圖分類號：S571.1