代云中 ，趙春燕 ，羅美玲 ，陳雪琴 ，祁月文 ，楊 昕 ，唐 于

（1.宜賓職業(yè)技術學院智能制造學院，四川 宜賓 644003；2.電子科技大學航空航天學院，四川 成都 611731）

0 引言

茶葉源于中國，依據(jù)采制季節(jié)可分為春茶、夏茶、秋茶、冬茶[1-3]。以各種毛茶或精制茶葉進行加工形成再加工茶，分為花茶、緊壓茶、萃取茶、藥用保健茶、含茶飲料等[4-6]。

茶葉在成為飲品之前需要一系列的加工過程，烘干是其中非常重要的一步。文獻[7]提出了一種通過熱風加熱對茶葉進行烘干的裝置。文獻[8]提出了一種采用電磁微波加熱對茶葉進行烘干的裝置，與熱風烘干相比，能更好地控制加熱的溫度，因此具有更好的烘干質(zhì)量，是目前最常用的茶葉烘干方式[9]。然而上述茶葉烘干裝置均是直接將茶葉送入烘干設備進行烘干，這種方式存在以下缺點：

1）茶在進入烘干設備時容易造成堆積，使得同時烘干的茶葉受熱不均勻，從而導致烘干出來的茶葉品質(zhì)不一[8]。

2）茶葉參差不齊、大小各異，導致在同樣時間的烘干過程中，容易出現(xiàn)烘干質(zhì)量參差不齊的情況，從而影響茶葉烘干的品質(zhì)[9]。

3）烘干溫度存在較大的浮動，烘干不精準，初次烘干的高溫由于自行冷卻，會造成一定的熱能流失[10]。

4）茶葉在烘干之前需要殺菌，烘干過后需要篩分，且還需額外的設備進行殺菌，步驟較多，導致烘干成本高、效率低[11]。

為解決現(xiàn)有茶葉烘干裝置及其工藝存在的成本高、品質(zhì)和效率較低的缺陷，本文提出了一種可有效提高茶葉烘干效率和品質(zhì)的新裝置及其工藝。

1 烘干裝置結構

本文設計了一種提高茶葉品質(zhì)的茶葉烘干裝置，如圖1所示。茶葉烘干裝置包括預烘干機構1、烘干箱3，預烘干機構1與烘干箱3之間通過上料機構2連接，烘干箱3尾端連接有出料機構4。

圖1 茶葉烘干裝置結構圖

預烘干機構包括預烘干箱11和設置在預烘干箱11一側的熱風發(fā)生裝置12，預烘干箱11上方設有上料斗13，上料斗13的下端插入預烘干箱11內(nèi)，預烘干箱11內(nèi)由上至下設有若干組帶篩選孔的烘干臺14，烘干臺14的篩選孔大小由上至下依次減小，每組烘干臺上方的預烘干箱11側壁上均開設有熱風入口15，熱風入口15均通過進氣管連通熱風發(fā)生裝置12。

上料斗13下端與最上方的烘干臺14之間設有補水段16，補水段16內(nèi)壁上均勻設有若干組霧化噴頭17。上料機構2由上料箱21和與烘干臺14平行設置且數(shù)量對應的傳送帶22組成。傳送帶22貫穿預烘干箱11、上料箱21和烘干箱3，傳送帶22的前端設置在對應烘干臺14的下方。

傳送帶22的一側設有用于帶動烘干臺14抖動的抖動機構18。烘干臺14遠離傳送帶22的一側設有抖動機構18，而靠近傳送帶22的一側設有用于帶動烘干臺14傾斜的傾斜機構。上料箱21內(nèi)設有與傳送帶22數(shù)量相對應的梳理機構，梳理機構包括了與傳送帶22平行的伸縮氣缸23。伸縮氣缸23與上料箱21的內(nèi)壁固定連接，且伸縮氣缸23的輸出軸上設置有用于梳理茶葉的梳理板24。烘干箱3內(nèi)設有微波發(fā)生器31，使得茶葉受熱均勻。

出料機構4包括出料箱41，出料箱41內(nèi)設有與傳送帶22數(shù)量相對應的茶葉收集盒42。茶葉收集盒42以滑動的方式連接在出料箱41內(nèi)，設置在傳動帶22的尾端下方。茶葉收集盒42內(nèi)靠近傳送帶22的一側設有茶葉收集坡43，茶葉收集坡43的坡度向下逐漸減小。

烘干箱3下方設有熱氣出口32，且烘干箱3一側設有抽氣泵7。預烘干箱11下方設有熱氣入口111。熱氣出口32通過熱氣回收管33依次連接抽氣泵7和熱氣入口111。

傳送帶22上均勻設有若干組條形凸起221，條形凸起221的高度小于伸縮氣缸23到傳送帶22之間的距離。梳理板24與條形凸起221的接觸面為軟性橡膠材質(zhì)，相鄰兩組條形凸起之間形成茶葉運輸區(qū)222。

2 烘干裝置抖動機構特征

圖1中茶葉烘干裝置的抖動機構18如圖2所示。抖動機構的機架181遠離傳送帶22，傳送帶22的一側設有電機182，烘干臺14的四個角上設有鉸接座183。其中，遠離傳送帶22一側的一個鉸接座183上設有第一連接桿184，第一連接桿184的另一端連接有T型支桿185的C端鉸接。T型支桿185的B端鉸接連接第二連接桿186，第二連接桿186的另一端鉸接在機架181上，T型支桿185的A端鉸接連接第三連接桿187。第三連接桿187的另一端固定連接在電機182的輸出軸上，其余2個鉸接座183上均鉸接有支撐連桿188，支撐連桿188的另一端鉸接在機架181上。

圖2 抖動機構結構圖

抖動機構的機架181上設有多組紫外線消殺裝置5，消殺的方向朝向烘干臺14的上表面。預烘干機構1靠近傳送帶22。烘干臺14上方的機架181設有用于測量茶葉數(shù)量的計量儀6，計量儀6的具體位置見圖3。烘干臺14的外周向上設有防止茶葉掉落的擋板141，鉸接座183設置在擋板141的上方。

3 烘干裝置傾斜機構特征

茶葉烘干裝置的傾斜機構如圖3所示。傾斜機構包括兩組液壓缸191，且兩組液壓缸191分別豎直設置在靠近傳送帶22一側的機架181內(nèi)。這兩組機架181靠近鉸接座183的側壁上開設有條形通槽192。條形通槽192內(nèi)設有適配的滑動桿193，且滑動桿193可在條形通槽192內(nèi)沿條形通槽192的長度方向自由移動。此外，滑動桿193的一端垂直連接在液壓缸191的輸出軸端部，滑動桿193的另一端與對應的支撐連桿188的上端鉸接。

圖3 傾斜機構結構圖

4 新型自動化茶葉烘干裝置具體工藝

新型自動化茶葉烘干裝置具體工藝如下：

1）將茶葉送入預烘干機構的上料斗中，茶葉經(jīng)過補水段時，利用霧化噴頭向茶葉嫩芽噴灑少量的水，并保證噴灑均勻，補水后的茶葉落在最上方的烘干臺上。

2）啟動抖動篩選裝置，對茶葉進行分篩，使不同大小的茶葉落入對應的烘干臺上。

3）啟動紫外線消殺裝置，對茶葉進行消毒殺菌。

4）啟動熱風發(fā)生裝置，從下方通入預烘干箱內(nèi)，對茶葉進行預烘干。

5）通過傾斜機構控制不同的烘干臺進行傾斜，使得烘干臺上的茶葉落至對應的傳送帶的茶葉運輸區(qū)內(nèi)，傾斜的同時啟動抖動機構，將烘干臺上的茶葉完全抖在傳送帶上。

6）通過計量儀檢測一次傾斜的出茶葉量，當出茶葉量達到對應的茶葉運輸區(qū)的設定閾值時，解除烘干臺傾斜狀態(tài)。

7）通過梳理機構將茶葉運輸區(qū)內(nèi)的茶葉梳理均勻，保證茶葉不會堆積，后將這一茶葉運輸區(qū)送入烘干箱內(nèi)。

8）啟動微波加熱器，對茶葉進行烘干，直至徹底烘干為止。

9）通過抽氣泵工作，將烘干裝置中的熱空氣抽出，送入預烘干箱內(nèi)。

5 結語

1）通過預烘干機構、烘干箱、上料機構、出料機構的設置，實現(xiàn)了茶葉的自動化烘干，實現(xiàn)了茶葉篩選、消毒、烘干、收集的全部流程，大幅提高了茶葉烘干的效率。

2）通過梳理裝置的設置，在茶葉進行最終烘干時，通過梳理板將茶葉進行平鋪，保證茶葉運輸區(qū)內(nèi)的茶葉均勻分布，不會發(fā)生堆積，使得茶葉烘干時受熱均勻，從而提高了茶葉的烘干質(zhì)量，進一步提升了茶葉的品質(zhì)。

3）通過抖動機構和傾斜機構的設置，可以對烘干臺上的茶葉進行抖動篩分，使得較小的茶葉通過篩分孔落入下方的烘干臺上；同時針對不同尺寸的茶葉，根據(jù)茶葉自身的烘干需求，設置對應的烘干方案，保證對不同尺寸的茶葉采用最合適的烘干溫度和時長，從而提高了茶葉的烘干質(zhì)量。

4）通過計量儀的設置，實現(xiàn)了控制各傳送帶上的每條茶葉運輸區(qū)內(nèi)茶葉的總量相同，使得每條傳送帶上的茶葉在進行烘干時，烘干時長和溫度保持一致，從而提高了茶葉的烘干質(zhì)量。