一种新型茶叶加工用蒸汽杀青装置设计_代云中.pdf

南方论坛102023 年 4 月下South Forum一种新型茶叶加工用蒸汽杀青装置设计*代云中1，2，陈雪琴1，赵春燕1，罗美玲1（1.宜宾职业技术学院智能制造学院，四川 宜宾 644003；2.电子科技大学航空航天学院，四川 成都 611731）摘要：为了解决传统杀青桶静止不动，光靠搅拌杆的转动无法使得茶叶第一时间完全分散开来，导致茶叶的杀青受热不均匀，杀青质量较低的问题。课题组提出了一种可变速的茶叶加工所用的蒸汽杀青装置，主要结构包括机架、杀青桶、蒸汽输入机构、驱动机构；机架上有水平设置的杀青桶，杀青桶的侧壁上设有茶叶进出口，杀青桶内设有蒸汽输入机构，杀青桶的一端设有驱动杀青桶转动的驱动机构；驱动机构含有两组同轴设置的不完全齿轮，杀青桶靠近驱动机构的一端固定有从动齿轮，不完全齿轮之间通过转动轴相连。仿真结果表明：课题组提出的可变速蒸汽杀青装置通过伺服电机、变速滑轮组、从动齿轮的设置，可实现杀青桶的变速转动，使茶叶在杀青桶内完成不规则运动，不会在杀青桶内堆积，增加了茶叶与高温蒸汽完全接触的时间，进而提升了茶叶的杀青质量和效率。关键词：茶叶杀青；变速转动；效率；质量中图分类号：TS272.3 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.08.0030 引言杀青是绿茶、黄茶、黑茶、乌龙茶、普洱茶和部分红茶等茶叶的初制工序之一1-3。文献4提出蒸青绿茶杀青装置，该装置通过高温破坏和钝化鲜叶中的氧化酶活性，抑制鲜叶中的茶多酚等物质的酶促氧化，蒸发鲜叶中的部分水分，使茶叶变软，便于揉捻成形。同时该装置也可以去除茶叶的青臭味，促进茶香的形成4-5。然而，文献4中的蒸青绿茶杀青装置不仅杀青质量不佳而且效率较低。主要原因是开始杀青时，茶叶无法第一时间被分散开来，容易导致堆积在杀青筒底部的茶叶无法得到有效充分的杀青，从而导致茶叶的杀青受热不均匀6-8。同时，由于文献4的蒸青绿茶杀青装置中的杀青桶静止不动，光靠搅拌杆的转动无法使得茶叶完全分散开来，从而导致茶叶杀青质量和效率较低4-10。本文提出一种可变速的茶叶加工用蒸汽杀青装置，可以带动茶叶在杀青桶内完成不规则运动，保证茶叶不会在杀青桶内堆积，增加茶叶与高温蒸汽完全接触的时间，大幅度提高了茶叶杀青的质量和效率。1 杀青装置结构本文提出的杀青装置结构如图1所示。机架1上设有水平设置的杀青桶2，杀青桶2内设有蒸汽输入机构3。杀青桶2一端设有驱动其转动的驱动机构4。驱动机构4所用电机为伺服电机41，伺服电机41的输出轴上连接有变速齿轮组，变速齿轮组包括至少两组同轴设置的不完全齿轮42。杀青桶 2 靠近驱动机构 4 的一端固定有从动齿轮5，从动齿轮5的轮齿与不完全齿轮42的轮齿相适配，不完全齿轮之间通过转动轴43相连，每组不完全齿轮上的轮齿大小相同但数目不同，靠近伺服电机41的一组不完全齿轮42的外端面中心设有直线轴承44，伺服电机41的驱动轴伸入直线轴承44内，转动轴43上套设有旋转轴承45，旋转轴承45外设有拨动杆46，拨动杆46的一端可拆卸连接在旋转轴承45的外壁，伺服电机41的一侧设有伸缩气缸47，拨动杆46的另一端可拆卸连接在伸缩气缸47的输出轴上。1.机架；2.杀青桶；3.蒸汽输入机构；4.驱动机构；5.从动齿轮；21.蒸汽排出孔；31.蒸汽发生装置；32.进气管；33.蒸汽管；41.伺服电机；42.不完全齿轮；43.转动轴；44.直线轴承；45.旋转轴承；46.拨动杆；47.伸缩气缸；54.搅拌轴；55.搅拌桨叶。图1杀青装置结构图基金项目：厅市共建智能终端四川省重点实验室开放基金课题（SCITLAB-1013）；宜宾职业技术学院院级科研项目（ZRKY21ZDXM-02和ybzy20cxtd02）作者简介：代云中（1984），男，四川泸州人，博士研究生，副教授，研究方向为茶叶采摘与加工装置。2023 年 4 月下南方论坛11South Forum2 杀青装置的外部结构杀青装置的外部结构如图 2 所示。包括伺服电机41、变速滑轮组、从动齿轮5等部件。首先，通过预先设定伺服电机41的转动规则和伸缩气缸47的伸缩规则的方式，实现杀青桶2的变速转动，从而带动茶叶在杀青桶2内完成旋转、翻炒等一系列不规则运动。这种杀青装置的外部结构可以保证茶叶不会在杀青桶2内堆积，增加了茶叶与高温蒸汽完全接触的时间，大幅提高了茶叶的杀青质量和效率。2.杀青桶；5.从动齿轮；21.蒸汽排出孔；41.伺服电机；42.不完全齿轮；43.转动轴；44.直线轴承；45.旋转轴承；46.拨动杆；47.伸缩气缸。图2杀青装置外部结构图3 杀青装置的从动齿轮内部结构杀青装置的从动齿轮内部结构如图3所示。从动齿轮5为行星齿轮组，行星齿轮组包括太阳齿轮51、行星齿轮52和齿轮圈53，太阳齿轮51的中心通过转动杆转动连接在图1中的机架1上，齿轮圈53的外壁设有完整的轮齿并与不完全齿轮42相啮合。5.从动齿轮；42.不完全齿轮；51.太阳齿轮；52.行星齿轮；53.齿轮圈。图3杀青装置的从动齿轮内部结构图3.1 杀青装置的从动齿轮内侧结构杀青装置的从动齿轮内侧结构如图 4 所示。从动齿轮5靠近图1中的杀青桶2的一侧设有内保护罩56，内保护罩56上设有圆环状通槽57，搅拌轴54贯穿圆环状通槽57伸入图1中的杀青桶2内。内保护罩56的设置是为了避免茶叶落入行星齿轮组内。圆环状通槽57的内壁设有防止茶叶飞入行星齿轮组内的防护毛刷58，防护毛刷58沿圆环状通槽57的内侧壁和外侧壁相对设置，防护毛刷58的设置是为了进一步防止茶叶落入行星齿轮组内。5.从动齿轮；42.不完全齿轮；54.搅拌轴；56.内保护罩；57.圆环状通槽；58.防护毛刷。图4杀青装置的从动齿轮内侧结构图3.2 杀青装置的从动齿轮外侧结构杀青装置的从动齿轮外侧结构如图 5 所示。从动齿轮5的轮齿与不完全齿轮42的轮齿相适配，从动齿轮 5 为行星齿轮组，行星齿轮组的外沿设有防尘罩 59，转动杆贯穿防尘罩 59 与图 1 中的机架 1转动连接。5.从动齿轮；42.不完全齿轮；59.防尘罩。图5杀青装置的从动齿轮外侧结构图3.3 杀青装置的多通接头结构杀青装置的多通接头结构如图 6 所示。蒸汽管33设有多组，多组蒸汽管沿图1中的杀青桶2的内壁南方论坛122023 年 4 月下South Forum均匀平行设置，蒸汽管33通过多通接头35连接在进气管32上，使得高温蒸汽和图1中的杀青桶2内的茶叶接触得更加均匀，保证了茶叶的杀青质量。32.进气管；33.蒸汽管；35.多通接头。图6杀青装置的多通接头结构图3.4 杀青装置的蒸汽管结构杀青装置的蒸汽管结构如图7所示，包括进气管32、蒸汽管33、蒸汽进气孔34等。首先通过图1中的蒸汽发生装置31产生高温蒸汽，高温蒸汽通过蒸汽进气孔34进入图1中的杀青桶2内，使得高温蒸汽从茶叶的下方与茶叶进行接触；接着利用高温蒸汽会上升的原理，上升并从图1中的蒸汽排出孔21排出。这就保证了高温蒸汽与茶叶有足够的接触时间，从而实现对茶叶的杀青。32.进气管；33.蒸汽管；34.蒸汽进气孔；35.多通接头。图7杀青装置的蒸汽管结构示意图4 蒸汽杀青装置效果分析1）本文提出的可变速蒸汽杀青装置设计通过伺服电机、变速滑轮组、从动齿轮的设置，解决了现有的杀青装置杀青时茶叶无法第一时间散开，容易导致堆积在杀青桶底部的茶叶无法得到有效充分的杀青，从而导致茶叶的杀青不够均匀的问题。同时，也弥补了由于杀青桶一般静止不动，光靠搅拌杆的转动无法使得茶叶完全分散开来，导致杀青质量较低的缺陷。通过预先设定伺服电机的转动规则的方式，可实现杀青桶的变速转动，从而带动茶叶在杀青桶内完成旋转、翻炒等一系列的不规则运动，保证茶叶不会在杀青桶内堆积，增加茶叶与高温蒸汽的完全接触时间，大幅提高了杀青质量和杀青效率。2）从动齿轮设置为行星齿轮组的方式可以使得杀青桶在转动时，杀青桶内的搅拌杆在进行自转的同时也在沿太阳齿轮公转，从而对茶叶进行来回搅动，提高了茶叶杀青的质量和效率。3）蒸汽发生装置可产生高温蒸汽，高温蒸汽通过蒸汽孔进入杀青桶内，使得高温蒸汽从茶叶的下方与茶叶进行接触，再利用高温蒸汽会上升的原理，向上从蒸汽孔排出，保证了高温蒸汽与茶叶有足够的接触时间，从而提升了茶叶杀青的质量和效率。5 结语1）本文提出的可变速茶叶加工用蒸汽杀青装置解决了传统杀青桶静止不动，光靠搅拌杆的转动无法使得茶叶完全分散开来，导致杀青质量较低的问题。2）通过设置多组蒸汽管，将多组蒸汽管沿杀青桶的内壁均匀平行设置，并利用多通头连接在进气管上的方式，使得高温蒸汽和杀青桶内的茶叶接触得更加均匀，进一步提升了茶叶的杀青质量和效率。参考文献：1 莫怀鸿.6CQ-蒸青绿茶生产线设计及工艺研究J.广西农学报，2014，29(3)：31-33.2 赵瑶，倪德江.滚筒和蒸汽杀青针形名优绿茶机制过程中主要化学成分及香气组成的对比研究 J.中国茶叶加工，2014(1)：19-24.3 权启爱.茶叶杀青机的类别及其性能（续）J.中国茶叶，2006(5)：18-21.4 李楚华.蒸青绿茶杀青机的研制J.中国茶叶，1995(5)：16-17.5 王镇，尹娟，刘慧明，等.碾茶蒸汽杀青加工工艺及品质缺陷改进措施J.中国茶叶，2021，43(1)：59-63.6 高华峰，王家鹏，李文萃，等.过热蒸汽混合杀青机设计与试验J.中国茶叶加工，2020(2)：12-16.7 李钰莹，杨志青，蒋奇伸，等.胡枝子茶杀青工艺研究及品质分析J.草学，2021(4)：38-44.8 王胜鹏，龚自明，陈勋，等.近五年茶鲜叶杀青工艺研究进展及展望J.湖北农业科学，2017，56(11)：2008-2011.9 刘春杏，李坤，朱传合.不同杀青工艺对山楂叶茶品质的影响J.食品科学技术学报，2017，35(2)：70-79.10 吴本刚，肖孟超，刘美娟，等.催化式红外杀青对绿茶热风干燥的影响J.食品科学，2017，38(9)：126-132.