茶叶拼配设备研究及推广应用.pdf

南方论坛222023 年 10 月上South Forum茶叶拼配设备研究及推广应用*陈昆，杨韩晖，杨云福，王文灿，杨永华，廖增强，丁凡，高谦（云南省农业机械研究所，云南 昆明 650031）摘要：【目的】茶叶作为世界三大无酒精饮料之一，消费量逐年递增，为满足消费市场的需求，茶叶加工必将实现机械化，而在茶叶加工过程中，茶叶拼配是比较重要的环节。茶叶拼配通过将不同区域、不同品质、不同加工工艺、不同风味的茶叶进行混合搭配，来丰富茶叶风味，降低茶叶成本，提高经济效益。【方法】在茶叶拼配过程中，按照拼配比例控制茶叶的进料量并将各种茶叶充分混合是拼配的核心环节。课题组针对拼配核心环节进行专项设备研发，在现有拼配设备的基础上，开发出专用的拼配上料输送机和混料振动机，然后采用模块化方式设计拼配生产线。【结果】目前，该拼配生产线在多家大型茶厂里得到推广应用，作业效率和拼配效果达到茶企要求，后续将结合客户提出的建议，对现有设备不断进行改进，缩短设备更新迭代周期。【结论】茶叶拼配设备的研究及推广应用将不断加快茶产业实现机械化、连续化、自动化、智能化生产的进程，不断推动茶产业提质增效，促进茶产业高质量发展。关键词：茶叶拼配；设备研究；推广应用中图分类号：TS272.3 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.19.006Research and Application of Tea Blending Equipment*Chen Kun,Yang Hanhui,Yang Yunfu,Wang Wencan,Yang Yonghua,Liao Zengqiang,Ding fan,Gao Qian(Yunnan Research Institute of Agricultural Machinery,Yunnan Kunming 650031)Abstract:Objective As one of the three largest non-alcoholic beverages in the world,the consumption of tea is increasing year by year.In order to meet the demand of the consumer market,tea processing will inevitably achieve mechanization,and in the process of tea processing,tea blending is a more important link.Tea blending through the different regions,different qualities,different processing techniques,different flavors of tea for mixing and matching,to enrich the tea flavor,reduce the cost of tea,improve economic benefits.Method In the process of tea blending,it is the key link to control the feed quantity of tea according to the blending proportion and to mix all kinds of tea fully.The research group carried out special equipment research and development for the core link of blending,and developed special blending feeding conveyor and mixing vibration machine on the basis of the existing blending equipment,and then designed the blending production line in a modular way.Result At present,the blending production line has been promoted and applied in multiple large tea factories,with operational efficiency and blending effect meeting the requirements of tea enterprises.In the future,based on customer suggestions,existing equipment will be continuously improved to shorten the equipment update iteration cycle.Conclusion The research and promotion of tea blending equipment will continue to accelerate the process of mechanization,continuity,automation,and intelligent production in the tea industry,continuously promote the improvement of quality and efficiency in the tea industry,and promote the high-quality development of the tea industry.Keywords:tea blending;equipment research;promotion and application0 引言茶叶是世界三大无酒精饮料之一，全球茶叶消费量以每年3%5%的增幅随着茶叶生产量的增长而同步增长，21世纪将是茶饮料的天下1。随着末端消费量的不断增加和消费群体食品安全意识的逐步增强，茶叶加工企业在产量和品质方面也将面临不小的挑战。为了能够在保证成品茶产量和品质的前提下，适应茶产业的快速发展，新技术和新方法不断得到应用，茶叶拼配质量的标准化、机械化、智能化成为发展趋势2-6。由于加工机械市场产品日新月异的变化和终端消费市场对产品开发需求的升级，茶叶加工企业需要不断更新加工机械设备来满足市场需求7，加之近几年加大对茶叶加工设备的研发力度，初加工设备（杀青机、萎凋机、揉捻机等）和精加工设备（静电除杂机、风选除杂机、圆筛机、抖筛机等）技术较为成熟，加工作业效果显著，为茶企降本增效、推动中国茶叶发展起到关键作用。虽然茶叶加工设备发展迅猛，但基金项目：云南省科技厅科技计划项目创新引导与科技型企业培育计划（202104AR040009）作者简介：陈昆（1993），男，云南曲靖人，本科，助理工程师，研究方向为农业机械。2023 年 10 月上南方论坛23South Forum茶叶智能拼配设备依旧还是茶叶精加工设备中的一个短板，制约着茶叶加工实现全程机械化的进度。茶叶拼配是将具有不同品质特征、加工工艺的茶混合搭配，通过协调质量与体积的比例关系，使其外形、汤色、滋味进一步提升的技术8。茶叶通过拼配能够有效降低生产成本、提高经济效益、稳定产品质量、研发特色产品、提高市场竞争力9。茶叶拼配目前是大部分茶叶精加工过程中一道必不可少的工序，由于目前市场上拼配设备选择性少或者设备成本较高，导致现在多数茶厂拼配依旧采用人工方式进行打堆拼配。人工拼配虽然短期投入较低，但是存在拼配不均匀、碎茶率较高、占用场地面积较大、拼配过程中扬灰严重、对生产环境影响较大且拼配效率较低的问题。结合王国海10对滚筒匀堆机和鲍丽云11对箱式茶叶匀堆机的分析说明，通过对市场上拼配机的需求特点进行调研后，积极开展对茶叶拼配设备的研发工作。1 主要设备研发茶叶拼配设备是目前茶叶精加工设备中急需升级的关键设备，而拼配设备研发面临的主要难题一个是确保拼配精度，另一个是保证拼配的均匀度以及尽可能降低损耗。为了使茶叶拼配设备在拼配过程中能够均匀上料，并且能够确保拼配精度，课题组自主研发了具备测速和监测物料功能的上料输送机以及具备去除碎茶功能的混料振动机。1.1 上料输送机该上料输送机与常规输送机不同的地方在于该输送机安装有物料接近光电开关、声光报警器、编码器、物料深度调节装置和物料监测光电开关等部件。物料接近光电开关和物料监测开关都是起到监测物料的作用，编码器的作用是测出输送机皮带的实时速度，物料深度调节装置的作用是控制物料的厚度，声光报警器起到提醒操作人员添加物料的作用。上料输送机如图1所示。该输送机能够按量进行物料输送的工作原理是根据物料的容重、皮带的速度和物料的深度来控制物料进料的多少。在使用前，先要测出各个物料的容重，然后确定各个物料的拼配的比例和产量，然后将耙齿辊的高度调整到一致，通过单一控制皮带的速度来控制不同比例的物料的进料量。当物料拼配比例相差较大时，可以通过物料深度调节装置来进行调整，保证输送带的速度在电机的可调速度范围内。把物料容重、拼配物料比例和产量等数据输入中控屏中，通过程序中的算法便能够自动算出各个输送机的运行频率值。编码器实际测得的皮带的速度则会给出反馈信号，对变频器的频率值不断进行修正，以减少拼配误差。当各台输送机皮带以不同的速度运行时，物料接近光电开关接收到物料的信号时，此台输送机皮带便会停止运行，等到所有运行的输送机上的物料接近光电开关都检测到物料的时候，所有的输送机便开始同时运行，确保不同运行速度的输送机能够同时落料。当物料监测光电开关监测到物料缺少时，给出反馈信号，声光报警器便会运行，提醒操作人员添加物料。1.物料接近光电开关；2.声光报警器；3.编码器；4.物料深度调节装置；5.物料监测光电开关。图1上料输送机1.2 混料振动机该混料振动机在设计时，面板采用整张的鱼鳞板设计，鱼鳞板的设计不仅有混料的作用，同时能够将茶叶中掺杂的碎末去除。与常规的筛网相比，鱼鳞板不存在堵茶的情况，而且板面为整张板采用冲压工艺制成，不会破损，美观耐用。采用振动电机作为驱动系统，通过给振动电机配备变频器，可对振动电机的频率进行调整，这样在使用中可以结合物料属性、混料均匀程度、物料运动情况等因素，对振动机的控制变频器进行频率调整，以达到最佳的作业效果。混料振动机如图2所示。2 拼配生产线设计拼配生产线主要设备有上料输送机、汇料输送机南方论坛242023 年 10 月上South Forum和混料振动机，上料输送机的数量可根据客户需求增减，也可以根据客户需求选装除尘设备。在生产线布局设计时，上料输送机采用对称布置，物料在落料的时候，会沿着出料口向下滑落，对称布置的两台输送机上的物料在落料的时候会相互堆叠，并列布置的输送机上的物料也会相互堆叠。不同的物料经过上料输送机按照不同比例输送落料，物料之间相互堆叠落在汇料输送机上，汇料输送机将物料输送到混料振动机上，经过混料振动机的振动，将堆叠的物料抖散，以达到混合物料的目的。在整个过程中产生的茶叶碎末，经过混料振动机上的鱼鳞板也能够被有效去除，进而提高拼配后茶叶的品质。拼配生产线布置如图3所示。图2混料振动机1.上料输送机；2.汇料输送机；3.混料振动机。图3拼配生产线布置图整条生产线布局合理，最大程度上节省占地空间，且各个上料输送机内的物料均能够产生堆叠的情况，后续经过混料振动机的作用，能够将不同物料均匀混合。所有设备的制作材料均选用符合食品安全要求的材料，采用模块化方式生产各台设备，可根据客户需求随意选择上料输送机数量。现场安装时只需要将各台设备按照设备布置图拼接起来即可，完成所有动力线和信号线的接线工作，便可以对整条生产线运行调试，整条线满负荷功率不超过6 k