一款適合北方紅茶加工的機(jī)械設(shè)備研發(fā)

馬保聰　田相克　莊少林

【摘 要】針對(duì)現(xiàn)有紅茶加工機(jī)械結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)存在問題，且不能適合具有茶葉葉片厚等特特點(diǎn)的北方紅茶加工機(jī)械的需求，借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有紅茶加工機(jī)械的研究成果，結(jié)合項(xiàng)目單位生產(chǎn)茶葉機(jī)械的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和北方紅茶加工機(jī)械的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了一款北方紅茶加工機(jī)械，并對(duì)該北方紅茶加工機(jī)械的樣機(jī)進(jìn)行試制和試驗(yàn)，通過對(duì)樣機(jī)試驗(yàn)，驗(yàn)證了方案的可行性和需要改進(jìn)之處。該產(chǎn)品的推廣不僅給企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，還具有良好的社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】糧食烘干機(jī)；多級(jí)；滾筒式；連續(xù)式

北方紅茶因其優(yōu)美的外觀、滋味濃厚和優(yōu)異內(nèi)質(zhì)，在紅茶市場(chǎng)上越來越受到重視。由于北方茶葉葉片厚，南方紅茶生產(chǎn)機(jī)械實(shí)用性較差，或直接采用人工生產(chǎn)，這樣造成紅茶生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、衛(wèi)生條件差、人工成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷。因此，研制應(yīng)用北方紅茶機(jī)械，對(duì)于促進(jìn)北方茶葉成品結(jié)構(gòu)，提高茶葉加工企業(yè)的效益，培植紅茶品牌，提升紅茶品質(zhì)，擴(kuò)大北方紅茶在國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)的市場(chǎng)占有率都具有積極的意義。

1 北方紅茶加工機(jī)械組成和功能

1.1 主要組成

紅茶加工設(shè)備主要包括萎凋設(shè)備、發(fā)酵設(shè)備、烘干設(shè)備、揉捻設(shè)備等。

1.1.1 新型的帶冷、熱風(fēng)送裝置的萎凋設(shè)備

該設(shè)備主要包括萎凋槽面板、加熱裝置、風(fēng)送裝置、導(dǎo)流裝置、電氣控制系統(tǒng)等部分組成，根據(jù)天氣狀況和鮮葉干濕程度，采用冷風(fēng)或熱風(fēng)，增加對(duì)流強(qiáng)度和輻射面積以縮短萎凋時(shí)間。

1.1.2 具備發(fā)酵、提香兩項(xiàng)功能的紅茶自動(dòng)發(fā)酵機(jī)

該發(fā)酵機(jī)由機(jī)體、機(jī)體內(nèi)的發(fā)酵輔助裝置、提香輔助裝置、CPU控制裝置、電源模塊、溫度傳感器以及濕度傳感器等部件組成，在CPU控制系統(tǒng)的控制下，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的溫度值、濕度值、時(shí)間值，自動(dòng)完成發(fā)酵和提香功能，

1.1.3 熱風(fēng)爐與滾筒式烘干機(jī)組合的烘干機(jī)

該機(jī)由燃煤熱風(fēng)爐和滾筒式烘干機(jī)兩部分組成，燃煤熱風(fēng)爐由內(nèi)外4層鋼板焊接而成，煤燃燒爐膽，風(fēng)機(jī)將自然風(fēng)送至爐膽內(nèi)加熱，經(jīng)多層氣室循環(huán)后吹入烘干機(jī)滾筒內(nèi)外壁之間；烘干機(jī)由外壁和滾筒，電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保溫層等組成，從熱風(fēng)爐來的熱風(fēng)，經(jīng)滾筒上的圓孔進(jìn)入滾筒內(nèi)，與滾筒內(nèi)的茶葉充分混合加熱，達(dá)到烘干的目的。

1.1.4 揉捻機(jī)

優(yōu)化加壓裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件，使其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作更加方便，適合紅茶揉捻的要求，使揉捻破碎率降低，葉片細(xì)胞破壞率更高，有利于發(fā)酵工序的進(jìn)行。

1.2 主要功能

所研制的北方紅茶加工機(jī)是一套模塊化加工設(shè)備，可以針對(duì)扁形紅茶、條形紅茶、針形紅茶、圓形紅茶等不同形狀的紅茶，結(jié)合各類紅茶的不同加工工藝，通過調(diào)整不同的參數(shù)簡(jiǎn)單方便的實(shí)現(xiàn)不同品種的紅茶配套加工。能保證北方紅茶在萎凋、揉捻、發(fā)酵、烘干等重要環(huán)節(jié)質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，顯著提高茶葉的品質(zhì)。利用所研制的熱風(fēng)爐與滾筒式烘干機(jī)組合烘干機(jī)，能解決紅茶烘干時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)力消耗多，破碎率較高的問題，并可保證北方紅茶的色澤和香味。該紅茶加工機(jī)械設(shè)備可以使制茶工藝易于規(guī)范化，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2 紅茶烘干機(jī)工作原理

本機(jī)由底座、熱風(fēng)爐、引風(fēng)風(fēng)道、引風(fēng)風(fēng)機(jī)、一個(gè)烘干滾筒、烘干滾筒外殼、強(qiáng)制排濕除塵裝置、附屬設(shè)施有滾筒支重滾輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、三角帶、茶葉喂入裝置、輸出裝置及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。烘干滾筒桶身由帶圓孔的不銹鋼板卷制而成，滾筒外均設(shè)有外殼，使烘干滾筒與外殼之間形成一個(gè)相對(duì)的密閉空間，外殼頂部均設(shè)強(qiáng)制排濕除塵裝置；滾筒桶身是由帶長(zhǎng)孔眼的不銹鋼板卷制而成，長(zhǎng)孔縱向與滾筒軸線方向一致，桶身外，沿軸線方向均勻設(shè)計(jì)6個(gè)兜風(fēng)板，兜風(fēng)板的設(shè)計(jì)角度沿切線方向且與滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)方向一致，兜風(fēng)板兩端加固定；烘干滾筒外殼、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及支重輪底座均安裝在底座上，烘干滾筒由支撐架、滾輪支撐固定烘干滾筒外殼上。在電機(jī)、傳動(dòng)三角帶的作用下，烘干滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)，熱風(fēng)爐熱風(fēng)在引風(fēng)機(jī)的作用下，分別引入烘干滾筒，熱風(fēng)經(jīng)烘干滾筒筒體圓孔進(jìn)入滾筒內(nèi)，待烘干的茶葉在喂入輸送裝置的作用下，進(jìn)入烘干滾筒，在烘干滾筒導(dǎo)流板的作用下，茶葉被拋灑起來，使被烘干的茶葉與熱風(fēng)充分拌合，濕氣、灰塵經(jīng)保溫層頂部的排濕除塵裝置強(qiáng)制排出機(jī)體外，茶葉經(jīng)烘干后在導(dǎo)流板的作用下由輸出裝置排出。

3 主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

（1）萎凋設(shè)備：萎凋槽面積≥8㎡、耗電量≤1kw，材質(zhì)為不銹鋼304，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱效率高，萎凋速度快，比國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品生產(chǎn)成本低，特別是對(duì)鮮葉量不大的加工企業(yè)，具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于大宗量鮮葉萎凋，該設(shè)備不具備競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）揉捻機(jī)：功率≤1.5kw、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速55轉(zhuǎn)/min、結(jié)構(gòu)形式為盤式，與國(guó)內(nèi)外報(bào)道的同類機(jī)型轉(zhuǎn)速明顯慢，操作更加方便靈活，適合紅茶揉捻成形作業(yè)基本不增加生產(chǎn)成本，具備一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；

（3）紅茶自動(dòng)發(fā)酵機(jī)：外形尺寸820mm× 1000mm×2200mm、功率≤2200kw/h、生產(chǎn)效率150kg/次，能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，自動(dòng)化程度高，適合中小型紅茶加工企業(yè)發(fā)酵和提香環(huán)節(jié)使用，屬于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，優(yōu)于國(guó)內(nèi)外報(bào)道同類產(chǎn)品的性能，在市場(chǎng)上很有競(jìng)爭(zhēng)力；

（4）茶葉烘干機(jī)：滾筒直徑800mm、滾筒轉(zhuǎn)速20p--60p/min、功率1.5kw、燃煤量≤5㎏/h，生產(chǎn)效率15㎏/h，熱效率高，節(jié)省能源方面及節(jié)省人工方面優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品，但對(duì)于較大產(chǎn)量的烘干顯得生產(chǎn)能力不足。

4 樣機(jī)試制

4.1 樣機(jī)外觀圖

樣機(jī)外觀如圖1所示，其中圖a 揉捻機(jī)，圖b為熱風(fēng)爐與滾筒式組合烘干機(jī)。

（a）揉捻機(jī) （b）熱風(fēng)爐與滾筒式烘干機(jī)組合烘干機(jī)

4.2 樣機(jī)試驗(yàn)

項(xiàng)目組依據(jù)項(xiàng)目合同書產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就小麥進(jìn)行了萎凋、揉捻、發(fā)酵、烘干試驗(yàn)測(cè)試。

分別進(jìn)行材質(zhì)試驗(yàn)、動(dòng)平衡試驗(yàn)和部件或結(jié)構(gòu)使用可靠性試驗(yàn)。材質(zhì)試驗(yàn)在采購(gòu)環(huán)節(jié)由原材料供應(yīng)商根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出具質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，或者由原材料生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品合格證明文件，本產(chǎn)品屬于非標(biāo)產(chǎn)品，進(jìn)廠材質(zhì)檢驗(yàn)在原材料隨帶合格證明文件的前提下忽略。動(dòng)平衡試驗(yàn)在動(dòng)平衡試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，根據(jù)試驗(yàn)效果，在相應(yīng)位置及時(shí)增減材料，能達(dá)到整個(gè)滾筒相對(duì)平衡。各項(xiàng)性能指標(biāo)基本符合設(shè)計(jì)要求，并對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

按照臨沂市自主創(chuàng)新重大專項(xiàng)申報(bào)（合同）書深入開展各項(xiàng)研究，一款適合北方紅茶加工的機(jī)械設(shè)備已研制成功，各項(xiàng)參數(shù)、性能指標(biāo)等符合申報(bào)書的要求，本產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展空間和市場(chǎng)前景。在以后的生產(chǎn)中需要對(duì)自動(dòng)化程度較低，溫度和適度的控制參數(shù)精度不高等存在問題加以改進(jìn)，對(duì)溫度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)智能控制，提高紅茶加工質(zhì)量和效率。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]