CN101999479B - 一种全自动茶叶加工方法及其设备 - Google Patents

Abstract

一种全自动茶叶加工方法及其设备。茶叶加工生产方法经过以下步骤：鲜叶摊放、杀青、清风、初揉、解块、烘二青、摊凉、复揉、滚三青、摊凉回潮、烘足干、摊凉、分级装袋。该加工方法采用由鲜叶摊青装置、鲜叶流量计、滚筒式杀青机、风选机、定额计量装置、揉捻机、烘干机、冷却输送机、炒干机、翻板式摊凉回潮设备、自动装袋打包设备、输送设备组成的装置完成，各设备之间通过输送设备连接，所述设备各设置一台PLC，通过以太网实现互联，在中控室设置上位机，上位机通过网络实时采集各PLC的工况参数，以组态界面的方式直观显示现场各设备运行工况，并可通过上位机上的组态画面操作执行机构或修改工艺参数。

Description

一种全自动茶叶加工方法及其设备

技术领域

本发明属于一种茶叶加工机械领域，尤其涉及一种全自动的茶叶加工生产设备，本发明还涉及一种茶叶的加工方法。

背景技术

我国的茶叶加工技术精湛，已有数千年的历史，世界各国的茶业均直接或间接起源于我国，但目前茶叶加工仍主要凭借人工经验，与标准化、规范化加工要求尚有很大差距。究其原因，一是人们对茶叶加工的认识许多还停留在感性认识阶段，缺乏对加工工程本质和规律性的研究，用先进茶机来引导工艺和产品的理念尚未树立；二是近年来国营茶机厂纷纷倒闭，茶机厂个体化、小型化，厂家之间无序竞争造成基础脆弱，无力进行技术创新，现代科技成果在茶机上应用少，使茶叶加工机械总体滞后于加工工艺。

我国的茶叶加工机械单机的设备制造已经有很久的历史，但自动化流水线的控制水平比较落后。制约我国茶叶加工自动化流水线设备的技术瓶颈主要有：1、没有连续茶叶揉捻机、连续茶叶滚筒炒干机等茶叶连续加工设备；2、流水线加工中间衔接设备不能满足连续化加工的要求；3、智能化水平比较低，我国茶叶生产工艺种类繁多，同样的生产线针对不同的工艺需要做大量的调试工作，现有设备不能快速适用生产多种茶叶的工艺要求；4、能源消耗高、不环保等。这些因素导致茶叶加工流水线生产效率低、茶叶品质不高，生产过程中劳动强度大、消耗高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种茶叶加工全自动化设备，提高茶叶生产过程中的自动化程度，使茶叶生产设备能快速适用多种茶叶生产的工艺要求，并使茶叶的生产实现流水线作业，提高茶叶的产品质量。

本发明的另外一个目的在于利用本发明的设备，提供一种茶叶生产方法。

本发明采用的基本技术方案是：一种全自动茶叶加工生产设备，由鲜叶摊青装置、鲜叶流量计、滚筒式杀青机、风选机、定额计量装置、揉捻机、烘干机、冷却输送机、炒干机、翻板式摊凉回潮设备、自动装袋打包设备、输送设备组合而组成，各设备之间通过输送设备连接，为了适应生产线自动化生产的需要，本发明采用了茶叶生产线专用的或者改造茶叶加工设备，其特点在于：所述设备都配置一台PLC控制器，设置独立的控制柜，在中控室设置上位机，所有PLC控制器通过以太网实现互联，上位机通过网络实时采集各PLC控制器的工况参数，以组态界面的方式直观显示现场各设备运行工况，并可通过上位机上的组态画面操作执行机构或修改工艺参数。

作为基本技术方案的改进方案之一：所述滚筒式杀青机（3）设有转速调节装置，其转速可调，从而适应不同处理能力和茶叶的加工工艺，其热源采用天然气或液化石油气，设有温度反馈***和电磁阀调节控制***，通过控制***自动调节火力的大小。

作为基本技术方案的改进方案之二：所述的风选机（4）安装变频电机调速***，其风力大小通过变频电机调整。

作为基本技术方案的改进方案之三：所述输送设备(16)采用斜输送、立输送、振动槽或平输送中的一种或几种输送设备。

作为基本技术方案的改进方案之四：所述控制柜内安装PLC控制器、触摸屏和操作按钮指示灯。各控制柜通过现场总线进行联网，实现网络通信和数据共享；在控制室设有主控台，安装通信网关，并设有工控机，在工控机上做组态，实现对整个生产线的中控。用户通过中心控制室的电脑组态可以监控到各个设备的实时运行工况，实现在线修改各控制环节的运行参数，从而实现对各设备进行实时控制和生产工艺的调整。

以上改进方案可以单独或组合实施。

本发明还采用的技术方案是：一种使用所述全自动茶叶加工生产设备的茶叶加工生产方法，包括下列步骤：1）鲜叶摊放、2）杀青、3）清风、4）初揉、5）烘二青、6）摊凉、7）复揉、8）滚三青、9）摊凉回潮、10）烘足干、11）摊凉、12）分级装袋。

在所述的茶叶加工生产方法的基础上，初揉和复揉步骤优选使用本发明所述的揉捻机、并联设置2-6台揉捻机，揉捻前通过自动计量装置称量揉捻所需要的茶叶重量。

在所述的茶叶加工生产方法的基础上，所述烘二青和滚三青过程中优选采用百叶烘干机或微波烘干设备。

在所述的茶叶加工生产方法的基础上，烘二青前优选通过匀叶机器使茶叶流量匀速。

本发明的有益效果是：采用分散控制集中管理的集散控制***大大提高了现场设备的智能化程度，使得生产线上的每一台控制柜都具有很强的控制能力和故障自诊断能力，当通讯网络出现故障时，仍然可以按照设定的工艺参数完成本工序的控制任务，并始终使设备处于安全工作状态，并能方便地调节生产线上各设备的运行工况。中控室的集中管理可以直观地观测到各设备实时运行参数，当现场设备出现故障时，组态画面会报警提示并发出报警声，同时对报警事件作记录，有利于降低生产过程中的劳动强度。上位机还可以对现场一些关键参数进行历史曲线记录和存储，如：杀青机的温度，烘干机的温度等，便于监测设备的运行工艺参数，对提高茶叶产品质量有积极的意义。

附图说明

图1是全自动的茶叶加工设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步详细描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

如图1所示，本发明全自动茶叶加工设备由鲜叶摊青设备1、鲜叶流量计2、筒式杀青机3、风选机4、定额计量装置5、揉捻机6、烘干机7、冷却输送机8、定额计量装置9、全自动揉捻机10、炒干机11、翻板式摊凉回潮设备12、翻板式烘干机13、冷却输送机14、自动装袋打包设备15、输送设备16以及相应的PLC控制***、工控上位机等组成，各设备之间通过相应的输送设备16联接。所述设备都配置一台PLC控制器，设置独立的控制柜，控制柜内安装PLC和触摸屏以及操作按钮指示灯，所有PLC控制器通过以太网实现互联，各控制柜通过现场总线进行联网，实现网络通信和数据共享，在控制室设置工控上位机，安装通信网关，上位机通过网络实时采集各PLC控制器的工况参数，以组态界面的方式直观显示现场各设备运行工况，并可通过上位机上的组态画面操作执行机构或修改工艺参数，实现对整个生产线的控制。

参见图1，一种绿茶加工方法。依次经过以下步骤：1）鲜叶摊放、2）杀青、3）清风、4）初揉、5）烘二青、6）摊凉、7）复揉、8）滚三青、9）摊凉回潮、10）烘足干、11）摊凉、12）分级装袋。在完成以上步骤过程中，鲜茶叶自输送设备16 a进入鲜叶摊青装置1进行摊放，在堆放过程中均匀和摊凉，然后自输送设备16b、16c进入鲜叶流量计2，经动态计量后自输送设备16d进入70滚筒式杀青机3，自网带式冷却输送机8进入风选机4，经风选后自输送设备16e、16f进入定额计量装置5，自输送设备16g进入全自动55型揉捻机6，自输送设备16h、16i进入烘干机7，茶叶自冷却输送机8、输送设备16j、16K、定额计量设备9、输送设备16i进入全自动揉捻机10，经输送设备16m、16n、160和16q输送和提升到四台炒干机11，炒干后自输送装置16p进入翻板式摊凉回潮设备12，再经输送设备16r和16s进入翻板式烘干机13，烘干后经输送设备16t、冷却输送机14送入自动装袋打包设备15进行装袋。鲜叶摊放作用和目的是散发青草气、增进茶香、减轻苦涩味和增加氨基酸的含量、提高鲜爽度，也有利于改进茶叶色泽。茶叶摊放时间一般为6-12小时，从而降低茶叶含水量。

摊放装置1由斜输送设备和摊青平台组成，总长约25-50米，鲜叶斜输送设备与摊放装置的电机联动，针对不同鲜叶，摊放时间可设计为3档：6小时、8小时、12小时。

鲜叶流量计2的作用使筒式杀青机3瞬时杀青的鲜叶动态均衡，即按设定的流量留到杀青机，确保杀青效果。该设备由计量装置、匀叶斜输送设备和振动槽组成。

筒式杀青机3与传统杀青机的工作原理相同，但热源采用的是天然气或液化石油气，并且进行了自动化改造，设有温度反馈***和电磁阀调节控制***，火力大小可以通过温度传感器的反馈进行自动控制，杀青筒的转速也可以根据需要调节。

清风过程使用的风选机4与传统设备相比，具有调整风力大小的功能，从而使风选功能最优。

揉捻前的定额计量装置5的作用是保证每次揉捻的茶叶达到预设要求，定额计量装置5由双向平输和电子称组成。

茶叶揉捻的作用是：卷紧茶条，缩小体积，为炒干成条打好基础；适当破坏叶组织，既要茶叶容易泡出，又要耐冲泡。初揉和复揉都并联两台揉捻机，但复揉用的揉捻机要比初揉的揉捻机要小，揉捻机的揉桶转速和加压装置都可以通过PLC控制***进行程序控制。

烘二青的作用是使茶叶水分进一步散发，手捏茶叶有弹性，手握茶叶不易松散，叶质尚软，略感触手为适度。烘二青干燥设备优选百页烘干机和微波烘干设备。

翻板式摊凉回潮设备12的作用是使烘二青后的茶叶及时冷却，冷却到室温，手感不烫手，即当叶温为40℃左右收拢叶子，进入下个工序。

滚三青使用四台炒干机11并联，炒干机使用液化石油气或天然气，炒干机转速可调、可正反转，进茶和炒干过程中茶叶不会掉落，进出茶叶方便，并配置排湿及除尘装置，温度根据需要可以调节。炒干机也可以用微波加热设备替代。

摊凉回潮的作用是使偏干与偏潮的茶叶水分走匀后再进入下一步工序，以保证茶叶色泽和水分均匀，摊凉至室温。所使用设备是冷却输送机8，该设备功能之一是对上道工序加热后的茶叶进行冷却，功能之二是在流水线上一边输送一边实现回潮，该设备装有无级调速***，回潮时间可以在一定范围调节。

烘足干的目的是使茶叶含水量降到6%以下，以手捏茶叶有弹性，手握茶叶不易松散，叶质尚软，略感触手为适度。生产过程中温度比烘二青时稍高，烘干时间比烘二青长。烘足干所使用的设备烘干机13，也可以用微波干燥替代。

装袋所使用的设备是平斜一体Z字型输送机，上方加冷却风扇冷却，经斜输送设备提升高度，提升后的高度选应简易装袋设备的高度要求，便于装袋，采用简易包装设备，自动灌包。茶叶输送设备16是茶叶加工过程中前后各工序间输送、提升、摊冷、回潮、储藏的联接设备和必要环节，使茶叶加工作业由单机组成流水线的连续性作业的设备，从而提高了劳动生产率和降低工人的劳动强度，是提高茶厂机械化和自动化水平不可缺少的设备。根据不同流水作业工艺需求，配套提供振动输送、平带输送、立式输送以及筛分输送，网带式冷却输送设备。根据设备选型及布置情况，可选用斜输送、立输送、振动槽和平输送等输送设备。

生产线上的每个工序配置一台PLC控制器，设置独立的控制柜，所有的PLC控制器通过以太网实现互联，在中控室设置上位机，上位机通过网络实时采集各PLC控制器的工况参数，以组态界面的方式直观显示现场各设备运行工况，并可通过上位机上的组态画面操作执行机构或修改工艺参数。在***的通讯网络设计上，采用基于以太网的双机双环网技术，本***还采用了基于PSTN或INTERNET的远程监控***。

这种分散控制集中管理的集散控制***大大提高了现场设备的智能化程度，使得每一台生产线上的控制柜具有很强的控制能力和故障自诊断能力，当通讯网络出现故障时，仍然可以按照设定的工艺参数完成本工序的控制任务，并始终使设备处于安全工作状态，也有利于生产不同茶叶品种的工艺调整。中控室的集中管理可以直观的观测到各设备实时运行参数，当现场设备出现故障时，组态画面会报警提示并发出报警声，同时对报警事件作记录。上位机还可以对现场一些关键参数进行历史曲线记录和存储，如：杀青机的温度，烘干机的温度等，便于监测设备的运行工艺参数，对提高茶叶产品质量有积极的意义。

由于每台设备都有自己的PLC控制器，所以生产线上的每台设备都可以单独工作，也可以单独作为独立产品进行销售，大大提高了生产线的模块化程度和开放性。针对不同的生产工艺，可以使用不同的生产设备进行优化组合，确保工艺参数的最优化，同时有能有效的控制成本。

Claims (7)

1. 一种全自动茶叶加工生产设备，由鲜叶摊青装置（1）、鲜叶流量计（2）、滚筒式杀青机（3）、风选机（4）、定额计量装置（5、9）、揉捻机（6）、烘干机（7）、冷却输送机（8）、揉捻机（10）、炒干机(11)、翻板式摊凉回潮设备(12)、翻板式烘干机（13）、冷却输送机（14）、自动装袋打包设备(15)、输送设备(16)组成，各设备之间通过输送设备连接，其特征在于：所述设备各设置一台PLC控制器，设置独立的控制柜，所有PLC通过以太网实现互联，在中控室设置上位机，上位机通过网络实时采集各PLC的工况参数，以组态界面的方式直观显示现场各设备运行工况，并可通过上位机上的组态画面操作执行机构或修改工艺参数。

2.据权利要求1所述的茶叶加工生产设备，其特征在于：所述滚筒式杀青机（3）设有转速调节装置，其转速可调，从而适应不同处理能力和茶叶的加工工艺，其热源采用天然气或液化石油气，设有温度反馈***和电磁阀调节控制***，通过反馈控制***自动调节火力的大小。

3.根据权利要求1所述的茶叶加工生产设备，其特征在于：所述的风选机（4）安装变频电机调速***，其风力大小可通过变频电机调整。

4.根据权利要求1所述的茶叶加工生产设备，其特征在于：所述输送设备(16)采用斜输送、立输送、振动槽或平输送中的一种或几种输送设备。

5.根据权利要求1所述的茶叶加工生产设备，其特征在于：所述控制柜内安装PLC控制器、触摸屏和操作按钮指示灯，各控制柜之间通过现场总线进行联网，实现网络通信和数据共享；在中控室设有主控台，安装通信网关，并设有上位机，实现对整个生产线的控制。

6.一种使用权利要求1所述茶叶加工生产设备的茶叶加工生产方法，其特征在于：包括下列步骤：1）鲜叶摊放、2）杀青、3）清风、4）初揉、5）烘二青、6）摊凉、7）复揉、8）滚三青、9）摊凉回潮、10）烘足干、11）摊凉、12）分级装袋。

7.根据权利要求6所述的茶叶加工生产方法，其特征在于：所述初揉步骤并联使用两台揉捻机(6)；所述复揉步骤并联使用两台揉捻机(10)，且复揉用的揉捻机(10)比初揉用的揉捻机(6)要小，揉捻前通过定额计量装置称量揉捻所需要的茶叶重量。