CN103330009A - 使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机，包括滚筒式做青机、向滚筒式做青机供热的储热装置（1），其特征是：所述储热装置（1）是一种具有爆发式热输出功能的储热装置。这种技术方案可以解决滚筒式做青机电加热功率峰值过大的问题，有效降低加热峰值功率50%至85%，这是实现综合做青机烧炭改电的唯一现实的技术途径，与综合做青机直接改电相比，能节约大量投资，并降低电耗。同时使得原有的综合做青机同时具备了杀青机的功能，不仅能解决现有杀青机烧柴问题，而且无需再另行配置杀青设备，能节省大量的设备投资。

Description

使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机

技术领域

本发明涉及茶叶加工机械领域，尤其是茶叶萎调、做青、杀青机。

背景技术

茶叶是我国农村经济的一个主导产业。但我国在茶叶生产中，能耗方式主要还是依靠木炭和薪柴。无论是乌龙茶、红茶、还是绿茶生产，在萎调、杀青（炒青）这种现象都普遍存在。

以闽北乌龙茶、红茶为实例进行分析：

武夷岩茶为代表的闽北茶叶以特有的品质跻身中国十大名茶行列，且被誉为“茶中之王”。当前主产区集中在闽北武夷新区范围内，茶叶总面积达到近三十万亩。闽北茶产业为农民的增收、农村经济的发展起到了关键作用。

但当前武夷新区范围茶叶产区茶叶生产中，也存在较为突出的问题。这就是红茶、乌龙茶等主要品种茶叶初制中，燃柴烧炭都具有普遍性，燃柴烧炭严重存在于茶叶生产的萎调、做青和杀青这些环节。乌龙茶综合做青环节烧炭比例接近100%，乌龙茶、红茶杀青环节烧柴比例也在95%以上。闽南乌龙茶采用萎调、摇青一体化方式的春茶生产也存在烧炭的问题，其他地区绿茶、红茶的生产也都存在同样的问题。

茶叶生产依赖烧炭烧柴供热，不能推广使用清洁能源——电能，不利于节能减排、烧炭炭灰污染和做青环境缺氧对茶叶品质造成不利影响、综合做青炭火盆供热和燃柴杀青，不可能实现生产过程的精确自动控制，限制了茶叶生产技术的改造和升级，不利于茶叶生产的标准化，对茶叶品质的稳定性产生不良影响。武夷山茶区实施了不少武夷山岩茶产业化关键技术应用开发与研究项目，但承担这些项目的单位目前都是用炭火盆供热做青。可见这一问题解决的难度确实很大。当前茶叶生产改柴改碳，重点是要在切实可行的关键技术上取得突破。  

当前茶叶生产改柴改碳的主要技术障碍分析：

武夷新区乌龙茶和红茶生产，随着生产环境的变化和劳动力成本的提高，生产中耗能方式和集中点也出现了相应的变化。燃柴烧炭严重存在于做青和杀青（包括红茶生产）两个环节。在初制干燥走水环节烧炭效率低，大多数茶企使用烘干机，以煤或油为燃料，能促进茶叶品质提升的炭火加热反而很少采用。

第一、做青环节依赖烧炭供热根本原因：

做青是形成乌龙茶芳香醇厚品质的关键工序。福建省先后研制推广了滚筒式做青机，目前在生产上应用的主导设备，主要型号有6CZ -2 - 100型、6CZ -92 - 120型等，这些都是２０世纪七、八十年代的产品，最早的型号只是应用在摇青凉青上，产品结构上没有大的变化，但名称却因其功能的扩展发生相应变化。

萎凋凉青滩叶翻叶费工费时，占用空间很大，随着劳动力成本提高、以及生产场地越来越紧张，日光萎凋在闽北乌龙茶生产中比例越来越少；加之闽北春季天气变化大，春茶季节雨天阴天多，除了少数大的茶企采用摊青机和萎凋槽萎凋，中小茶企萎凋工序一般都放在做青机上完成，闽北乌龙荼产区采用省时省工的萎凋摇晾一体式做青，即萎凋、摇青、晾青都在做青机内进行。现在闽南茶区春茶生产也在改变凉摇分置的传统加工方式，采用更为省时省工的萎凋摇晾一体式做青。因此这些类型做青机现在也叫做综合做青机，在性能上具有萎凋、凉青、摇青三种作用。在结构上滚筒式综合做青机采用内外两层双筒体结构，一般由外转筒、固定于外转筒内的通风筒、风机、加热装置、机架等组成。内层筒体用于送风，筒体上密布出风孔，外层筒体也密布出风孔，具有通风均匀的特点；外层转筒用于贮叶与摇青。供热方式采用在进风口放置炭火盆，或在进风口设置电加热装置，用于热风萎凋，或做青过程的加温。

据不完全统计，在武夷新区茶区综合做青机使用炭火盆供热的比例高得惊人，除了武夷山源美茶业有限公司用电加热做青，其余基本都是使用炭火盆供热。就是原来购进的有电加热功能的综合做青机，用户也把电加热部分去除，炭火盆供热占共占50000台（不完全统计数据）综合做青机保有量的99%以上，基本上没有采用清洁的电加热方式或其他清洁能源。造成这种状况的根本原因是：

综合做青机在吹热风萎凋工序中，由于进风量大，萎凋温度要求在32-40摄氏度（福建农林大学与武夷山市永生岩茶厂《武夷岩茶初加工标准操作规程的建立与实施》），萎凋时间40至60分钟，对供热热量要求很高。闽北春茶生产季节，气温低天气变化大，雨天阴天多，对供热热量峰值要求更高。在闽北乌龙茶产区，采用电加热供热，投叶量为180千克左右的综合做青机，在40至60分钟萎凋时间中，单台峰值功率配置要在20千瓦左右，遇到雨水青25千瓦加热功率都达不到要求。完成一筒青做青过程时间长，生产效率比较低，因此各企业综合做青机数量配备很大，一般中等规模茶企配备数量都在20-30台上下。如武夷山市某大型茶企有综合做青机60台，就这样规模的茶企而言，仅综合做青机电加热用电功率配置就在1300千瓦以上，而其供电变压器容量只有400千瓦，要使用电加热做青，要对配电进行大规模改造。

就大面积分布茶企的农村而言，茶叶生产季节性很强，每年集中在一个多月，用电不可能按照茶叶生产短期的峰值功率要求配置，当前极大多数茶叶加工区域和茶叶加工企业的配电都无法满足电加热综合做青的要求。

第二、杀青环节依然选择烧柴供热原因：

杀青亦称炒青。目的是利用高温迅速破坏做青叶中的酶活性，固定做青品质，散发部分水分，同时通过热化学作用去除“青叶”中的青草气，并发展香气。红茶生产中的过红锅工序、绿茶在干燥前也要使用杀青机。目前杀青设备品种和型号很多，能耗方式也多种多样。     

因为杀青环节生产效率高，茶企杀青机配置数量相对做青机更少，对大型茶企而言，峰值功率对电网冲击不是考虑的主要因素。而是从造价、能耗成本、操作简化等对比中作出选择。大多数茶企和专业户在发展初期，一般的选择就是燃柴炉灶式杀青机，事实也是如此，武夷岩茶产区原先在杀青机配置中，除极少数茶企使用燃气杀青机、燃油杀青机外，炉灶式燃柴杀青机是中小茶企的首选。据不完全统计武夷新区范围内，现在炉灶式燃柴杀青机保有比例接95%以上。现在要让茶叶生产者舍弃原有的燃柴杀青机，购置新的杀青机是很困难的，除非有非常简单经济的替代改造办法。其他地区茶叶杀青设备也面临同样问题。

综上所述，解决在当前农村电网负荷下，茶叶生产综合做青、杀青环节使用清洁能源——电能，是武夷新区茶叶产区当前迫切需要解决的问题。其他茶叶产区也都存在同样的问题。要解决这些问题在茶叶加工技术设备上必须取得的关键技术突破。

前一轮农村电网改造工程已经完成，配电格局已经基本形成，多数茶叶集中加工区电网容量不足；很多茶叶加工企业规模过小、所设配电设施容量很小，都造成无法直接负荷综合做青、杀青的加热用电。如武夷山市岩茶村小规模生产企业密布，曹墩村也是如此。就大面积分布茶企的农村而言，茶叶生产季节性很强，每年集中在一个多月，已形成配电都没有按照茶叶生产短期的峰值功率要求配置。如兴田镇岩茶专业户孔小英有20台综合做青机，电加热综合做青最低功率需500千瓦，变压器容量100千瓦。最典型的例子是武夷山市岩茶村多次加装变压器，现四台变压器总容量1600千瓦，全村有综合做青机1000台以上，电加热综合做青最低功率在18000千瓦以上，总容量与需求相差10倍以上。岩茶村目前的配电不要说满足电加热综合做青，就是动力用电都很紧张。

当前通过对茶企配电工程改造来解决产业生产中的燃柴烧炭问题，存在着的非常大困难：在综合做青、杀青用电峰值时，一般区域茶叶生产季节用电功率要比平时大数倍，茶叶加工集中区要比平时大至10几倍。且不论村级电网不堪重负，就是电网条件好的地域，也因为进行配电扩容改造工程投入大、难度大，企业进行改造积极性很低。同时，茶叶生产季节性强，大功率配电只在短期使用而大部分时间闲置，空载损耗和负载损耗都很大，企业经济负担沉重，绝大部分生产企业表示，不可能通过对配电进行二次改造的方式来解决燃柴烧炭的问题，除非政府出资帮助企业进行配电改造投资，显然在很长的一个时期内这个途径是行不通的。

因而在此前提下，着重对现有萎调、做青、杀青设备进行有效改进，这是目前茶叶生产柴改电碳改电唯一现实的实现途径。重点是侧重开发造价使用成本较低能为企业接受的、使用电清洁能源的、特别是与当前电网配置相匹配的做青杀青设备。

本人在之前的《环保节能型乌龙茶综合做青机》（申请号：201210272312.9、201220379999.1）专利申请中，提出了一种新型的乌龙茶综合做青机，解决了当前茶叶综合做青机炭改电问题。在本申请中对上述技术方案进行巧妙的改进，实现了功能重大扩展，在一台机器上可以实现茶叶萎调、做青、杀青功能，而且适用于任何茶叶的萎调、做青、杀青。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种在当前农村电网条件下，能够使用清洁能源电能的茶叶萎调做青杀青一体机。为实现本发明的目的，采取的技术方案是：

       使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机，包括滚筒式做青机、向滚筒式做青机供热的储热装置，其特征是：所述储热装置是一种具有爆发式热输出功能的储热装置，其实现方式是所述储热装置设置向储热体喷水雾的喷雾装置。

本技术方案可在基本不改变配电的条件下，同时实现对茶叶生产萎调、做青和杀青环节中的炭改电、柴改电。

（1）、用作综合做青机（萎调和做青功能）：储热装置工作在一般热输出状态，且储热装置中向储热体喷水雾的喷雾装置不工作，储热体所储热量通过空气进行热交换。

这种技术方案可以解决滚筒式做青机电加热功率峰值过大的问题，如做青前，先用4千瓦功率对储热体加热5个小时，可储热20千瓦，做青时加热功率5千瓦，相当于做青机实现了25千瓦的加热功率，把25千瓦的加热功率，降低到5千瓦，降低加热峰值功率75%，如果预热时间更长，加热峰值功率将进一步降低。此种加热方式，一般可有效降低加热峰值功50%至85%，基本可以不对大部分企业的配电进行改造，就可以使用电能作为综合做青能源。这是相当长一个时期内，闽北茶叶生产实现综合做青机碳改的唯一现实的技术途径。不少茶企和茶叶加工生产专业户，对这种综合做青改碳方式是认可的，期望该项技术产品能早日为用户所用。该技术方案不仅能在当前配电条件下有效实现综合做青机的改碳，相对其他方式而言，有着投资少、见效快、节能效果好的巨大现实意义。

分析如下：如武夷新区茶叶综合做青机保有量50000台左右，如果采用直接电加热方式改造，每台综合做青机加热功率20千瓦，加装20千瓦的电加热器投资与加装本发明所述储热装置投资相当。但必须增加总配电功率1000000千瓦，相当于加装1000台1000千瓦的配电变压器，需增加投资近5亿元，1000台1000千瓦配电变压器每年空载损耗电费几千万元。

在其他地区的茶叶综合做青机炭改电中作用也同样如此。 

（2）用作茶叶杀青机。储热装置热输出处于最大状态，且储热装置中向储热体喷水雾的喷雾装置工作，储热体所储热量通过水雾和空气混合气体进行热交换。水雾和空气的混合增大了热传导率、比热容和储热体表面与内部之间的温度差，能传导出更多的热量，实现爆发式热输出功能，输出的热气能达到茶叶杀青所需的温度。

这种技术方案使得原有的综合做青机同时具备了杀青机的功能，而无需再另行配置杀青设备。还使进入杀青机的热风带有一定的湿度，在杀青过程中茶叶不易焦边，更有利于提高茶叶的杀青质量。用这种方式不仅可以有效实现烧柴杀青机的改造，而且与其他方式相比更为省投资。如要对闽北武夷新区范围内现有的至少一万台烧柴杀青机进行改造，按平均每台新型杀青机3万元计算，至少要投入3亿元，采用此技术方案，只要在综合做青上加装本技术方案所述的储热装置，就使得综合做青机具备杀青机功能，完成闽北武夷新区范围内现有的一万台烧柴杀青机改造，可以节省下至少3亿元设备投资。这种杀青方式的杀青机同样适用于绿茶等其他茶叶的杀青，在其他地区的茶叶杀青机改电中作用也同样如此。

附图说明

图1是使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机结构示意图；

图2是使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机中一种具有爆发式热输出功能的储热装置结构示意图，为沿喷雾装置喷嘴轴向的局部剖切图；

图3是储热体由电致热储热高铝酸盐混凝土板块堆砌构成的储热装置结构示意图，为垂直于电致热储热高铝酸盐混凝土板块方向的剖切图。

图中，1是具有爆发式热输出功能的储热装置、2是滚筒式做青机进风口、3是送风装置（鼓风机）、4是滚筒式做青机传动装置、5是传动电机、6是滚筒式做青机茶青装卸门、7是滚筒式做青机内筒通风筒、8是滚筒式做青机外滚筒、9是滚筒式做青机机架、10是储热装置内的储热体、11是储热装置热交换进风口、12是储热装置热交换出风口、13是构成储热体的储热球、14是储热装置保温隔热外壳、15是电加热器件、16是储热球间热交换气隙、17是支撑架、18是喷雾装置的喷嘴、19是相邻两块电致热储热高铝酸盐混凝土板块间形成热交换通道、20是电致热储热高铝酸盐混凝土板块。

具体实施方式

下面结合附图进行说明：

附图1给出了一种使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机，包括滚筒式做青机、向滚筒式做青机供热的储热装置（1），其特征是：所述储热装置（1）是一种具有爆发式热输出功能的储热装置，其实现方式是所述储热装置（1）设置向储热体（10）喷水雾的喷雾装置，即喷水雾的喷雾装置（18）相对储热体（10）装置。

所述具有爆发式热输出功能的储热装置（1）结构是：设置向储热体（10）喷水雾的喷雾装置（18），储热体（10）装置在保温隔热外壳（14）内、储热体（10）内有热交换通道。

附图2、3给出两种具有爆发式热输出功能的储热装置（1）的储热体结构。其中一种：储热体（10）由储热球（13）堆垒构成的具有爆发式热输出功能的储热装置（1）：储热体（10）由储热球（13）堆垒构成，储热球（13）堆内装置若干电加热器件（15）、储热装置（1）进风口设置向储热球（13）喷水雾的喷雾装置（18）。在此结构中，储热体（10）内的热交换通道是储热球（13）间构成的热交换气隙（16）。储热体（10）的选择是多种多样的，如采用有电致热功能的电致热储热高铝酸盐混凝体，导电导热相为不锈钢纤维和石墨，电致热储热高铝酸盐混凝体内部分布热交换通道；或如附图3所示，采用电致热储热高铝酸盐混凝土板块（20）堆砌成储热体（10），每块电致热储热高铝酸盐混凝土板块（20）的两端装置供电电极。相邻两块电致热储热高铝酸盐混凝土板块（20）间形成热交换通道（19）。不论采用何种结构的储热体，原理是一样的，不一一进行详述。

第一、用作综合做青机（萎调和做青功能）：具有爆发式热输出功能的储热装置（1）工作在一般热输出状态，且向储热体（10）喷水雾的喷雾装置（18）不工作，储热体（10）所储热量通过空气进行热交换。

第二、用作茶叶杀青机。具有爆发式热输出功能的储热装置（1）热输出处于最大状态，且向储热体（10）喷水雾的喷雾装置（18）间歇运转，储热体（10）所储热量通过水雾和空气混合气体进行热交换。水雾和空气的混合增大了热传导率和比热容，以及储热体表面与内部之间的温度差，能在瞬间传导出更多的热量，实现爆发式热输出功能，输出的热气能达到茶叶杀青所需的温度。在杀青时为了减少热能损失，提高热效率，可以对现有的滚筒式做青机进行适当改进，如缩小现有滚筒式做青机外筒通风孔的大小和密度、在滚筒式做青机外筒涂刷保温隔热涂料。对于原有的滚筒式做青机，装置可拆卸的有一定密度通风孔的纤维织物制作的限流罩，在滚筒式做青机外筒涂刷保温隔热涂料。

采用此工作原理的使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机中，储热装置（1）的结构可以是多种多样的，储热体（10）的结构也是多种多样的，不论采用何种结构，只要该装置具有本发明所定义的通过水雾和空气混合的方式实现储热装置爆发式热输出功能，都落入本发明的保护范围。

       

Claims (4)

1.使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机，包括滚筒式做青机、向滚筒式做青机供热的储热装置（1），其技术特征是：所述储热装置（1）是一种具有爆发式热输出功能的储热装置。

2.根据权利要求1所述的使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机，其技术特征是：所述具有爆发式热输出功能的储热装置（1）结构是：其包括保温隔热外壳（14）、储热体（10）、喷水雾的喷雾装置（18）；储热体（10）装置在保温隔热外壳（14）内，储热体（10）内有热交换通道，喷水雾的喷雾装置（18）相对储热体（10）装置。

3.根据权利要求2所述的使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机，其技术特征是：所述储热体（10）的结构是：由储热球（13）堆垒构成，储热球（13）堆内装置若干电加热器件（15）、储热球（13）间构成的热交换气隙（16）。

4.根据权利要求2所述的使用清洁能源的茶叶萎调做青杀青一体机，其技术特征是：所述储热体（10）的结构是：由电致热储热高铝酸盐混凝土板块（20）堆砌构成，每块电致热储热高铝酸盐混凝土板块（20）的两端装置供电电极，相邻两块电致热储热高铝酸盐混凝土板块（20）间形成热交换通道（19）。

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