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1、普洱茶發(fā)酵PLC自動操縱與關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā) 黃云戰(zhàn)1 周紅杰2* 趙永潔4 馬振綱 熊同強 郝強 黃鶴3 陳帆5(1云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,昆明650201;2云南農(nóng)業(yè)大學(xué)普洱茶學(xué)院,昆明650201;3云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)科實驗中心,昆明650201;4昆明鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,昆明650208;5昆明理工大學(xué),昆明650051)摘 要: 普洱茶是云南獨有的特產(chǎn)茶,是云南省要緊的經(jīng)濟作物之一。由于專門的原料、環(huán)境及加工工藝,使普洱茶具有它的獨特性。然而國內(nèi)外對普洱茶研究起步較晚,其規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化及自動化程度較低,尤其是對普洱茶生產(chǎn)過程中的環(huán)境條件,加工工序自動檢測、自動操縱、關(guān)鍵設(shè)備與品質(zhì)鑒定等研究處
2、于滯后狀態(tài),嚴(yán)峻阻礙了普洱茶產(chǎn)業(yè)的健康進(jìn)展。論文以國家科技支撐打算項目為依托,以云南大葉種曬青毛茶為制作原料,生物技術(shù)與現(xiàn)代工業(yè)自動操縱技術(shù)相互結(jié)合,采納PLC技術(shù),圍繞發(fā)酵加工工藝過程自動操縱及關(guān)鍵設(shè)備開展了一系列的研究與開發(fā),取得了專門好的成績。關(guān)鍵詞:普洱茶發(fā)酵 ;PLC自動操縱 ;關(guān)鍵設(shè)備;研發(fā)目前國內(nèi)普洱茶的加工仍然停留在傳統(tǒng)加工模式上,手工作坊占有較大的比重,有一定規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)加工設(shè)備簡陋,生產(chǎn)技術(shù)工人差不多承襲經(jīng)驗式的加工,使得普洱茶的品質(zhì)穩(wěn)定性差。普洱茶加工企業(yè)未形成規(guī)?;⒓庸ぷ詣踊纳a(chǎn)體系,也未形成清潔化和標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)治理平臺。HUANG Yun-Zhan ZHOU H
3、ong-Jie * ZHAO Yong-Jie4 MA Zhen-Gang XIONG Tong-Qiang HAO Qiang HUANG He CHEN Fan5 (1.Kunming Institute of Railway Technology College,Kunming 650208,China;2. College of Puer tea, Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;3. Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;4., Kunming I
4、nstitute of Railway Technology College,Kunming 650208,China;5.Kunming University of Science & Technology,Kunming 650051,China)基金項目:國家科技部“十一五”國家科技支撐打算項目“普洱茶加工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”(2007BAD58B02);云南省自然科學(xué)基金“十二五”重點項目“普洱茶加工工藝與品質(zhì)關(guān)系研究”(2009CC005);云南省發(fā)改委2008年度產(chǎn)業(yè)重大關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)項目“普洱茶發(fā)酵新技術(shù)研究與推廣”20081657-20作者簡介:黃云戰(zhàn),(1953),男,教授,云
5、南廣南人,云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,要緊從事機械設(shè)計制造及其自動化研究。E-mail:*通訊作者:周紅杰,(1962),男,教授,云南普洱人,云南農(nóng)業(yè)大學(xué)普洱茶學(xué)院,要緊從事茶葉科學(xué)研究。 E-mail: ynzhj2003普洱茶發(fā)酵自動化操縱車間的設(shè)計與研究發(fā)酵是普洱茶加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵技術(shù),對普洱茶品質(zhì)的現(xiàn)成有專門大的阻礙。目前,多數(shù)茶廠采納傳統(tǒng)小作坊式的自然發(fā)酵方式對普洱茶進(jìn)行發(fā)酵,這種發(fā)酵過程中存在著衛(wèi)生條件差、品質(zhì)不穩(wěn)定、工人勞動強度大、生產(chǎn)效率低等諸多問題,嚴(yán)峻阻礙普洱茶產(chǎn)業(yè)的健康、持續(xù)、穩(wěn)定、快速進(jìn)展。因此,普洱茶發(fā)酵自動操縱車間的構(gòu)建對云南普洱茶清潔化、自動化及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有
6、重要的意義。1.1 傳統(tǒng)發(fā)酵方式筆者通過大量的調(diào)查發(fā)覺,一些中小茶廠多采納傳統(tǒng)的普洱茶渥堆發(fā)酵方式如圖所示,在整個過程中出將可能出現(xiàn)以下的問題:1.1.1發(fā)酵場地較為松散,普洱茶堆擺放隨便,專門多普洱茶生產(chǎn)廠家沒有安全、衛(wèi)生的意識,將普洱茶發(fā)酵堆任意放置,嚴(yán)峻阻礙了普洱茶產(chǎn)品的安全性和信譽度,極大程度的阻礙了普洱茶產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展,普洱茶生產(chǎn)廠家的發(fā)酵車間如圖14-4中所示;1.1.2由于普洱茶生產(chǎn)一般都在露天或是在專門簡陋的廠房中進(jìn)行,因此普洱茶堆內(nèi)的溫度和濕度受外界環(huán)境阻礙專門大,發(fā)酵過程中溫濕度不利于操縱;1.1.3在發(fā)酵過程中,普洱茶堆內(nèi)的發(fā)酵專門不均勻,有些茶葉已發(fā)酵完全,但有些茶葉幾乎沒
7、有任何變化,使普洱茶產(chǎn)品的穩(wěn)定性不高,阻礙普洱茶的口感和品質(zhì);1.1.4在普洱茶發(fā)酵過程中,會出現(xiàn)堆內(nèi)通氣量不足的情況,在一定程度上限制了有益微生物的生長和生殖,阻礙發(fā)酵的速度和質(zhì)量;1.1.5按照普洱茶發(fā)酵的經(jīng)驗,一次渥堆生產(chǎn)普洱茶的量專門大(達(dá)到十幾噸甚至二十幾噸),如此不僅不利于各種工序的操作,而且更不利于依照環(huán)境及市場的變化做出相應(yīng)的生產(chǎn)調(diào)整;1.1.6普洱茶發(fā)酵過程中有一些工序需要人工操作,如翻堆、潮水等,這些工序的工作強度大,而且工作的環(huán)境比較差,在翻堆過程中會出現(xiàn)大量的粉塵污染,對操作工人的健康有一定的阻礙。 因此 ,改進(jìn)傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝對普洱茶品質(zhì)的提升將具極大的經(jīng)濟利益及有專門
8、強的社會意義。2 普洱茶發(fā)酵自動操縱車間的設(shè)計2.1 年產(chǎn)百噸普洱茶發(fā)酵自動操縱車間結(jié)構(gòu)及內(nèi)外參數(shù)通過對茶廠的整體構(gòu)建要求及普洱茶發(fā)酵車間進(jìn)行分析,分析車間各工序流程關(guān)系,確定功能車間外觀造型和總體結(jié)構(gòu),確定設(shè)計參數(shù)及制約條件。對普洱茶發(fā)酵車間實際有效面積進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃,繪制相應(yīng)的模型圖和工程圖,要求對過程操縱系統(tǒng)建立各要素的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行整體技術(shù)經(jīng)濟評價、設(shè)計目標(biāo)考核和系統(tǒng)優(yōu)化,選出綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的設(shè)計方案。普洱茶發(fā)酵車間用木板鋪設(shè)底面,所鋪設(shè)木板上有均勻的小孔,下方用高30mm-40mm的木條支撐,架空下部空間以使靠近底部的茶葉所處的環(huán)境和室內(nèi)溫濕度差不多一樣,并滿足通風(fēng)的需要;設(shè)計時考
9、慮到潮水和翻堆設(shè)備兩個工序的完成。設(shè)計方案要緊是將發(fā)酵茶堆用木板或者鋼板隔離地面,在一個潔凈的環(huán)境中發(fā)酵,能夠使發(fā)酵后的普洱茶增加清潔度和安全性。依照標(biāo)準(zhǔn)化車間的發(fā)酵量及霧化加濕設(shè)備布局來確定車間的空間尺寸,首先十噸茶葉按平鋪厚度為1-1.3m計算則需要的占地面積60m2,除去分割出去的操縱間30m2,由此能夠得出標(biāo)準(zhǔn)化車間的所需的面積為90m2,為了保證車間發(fā)酵的清潔化,茶葉發(fā)酵所需的60 m2面積全部采納厚度3cm的木板架在離地30cm的高度,下面設(shè)有排水溝和循環(huán)通風(fēng)道,能夠使多余的水分或霉氣能及時排出,霧化噴水口的高度設(shè)置為2m,為了保證頂部可不能聚攏霧化的水分,車間頂部設(shè)計為120的人
10、字形,人字形頂部距噴霧口1m,則車間的總高度為3m,車間墻體1.5m以下需貼有瓷磚,達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn);1.2m以上用鋼化玻璃封閉;地面四周裝有排水溝,以便排水需要。車間地面鋪有地板磚;在地板轉(zhuǎn)上鋪設(shè)橫梁支架,搭建3cm厚的木板使普洱茶發(fā)酵離地,離地高度約在30cm;墻壁裝有進(jìn)、排風(fēng)機(車間底部裝有進(jìn)風(fēng)機,頂部裝有排風(fēng)機),以達(dá)到良好的對流通風(fēng)效果,車間頂部采納人字形不銹鋼頂結(jié)構(gòu)且裝有一定數(shù)量紫外燈,起到殺菌的作用 圖2-1 發(fā)酵車間內(nèi)外結(jié)構(gòu)圖片2.2 普洱茶發(fā)酵自動操縱車間布線圖在普洱茶發(fā)酵操縱專用設(shè)備操縱的發(fā)酵車間里有四路操縱回路,其中加溫操縱回路中有加熱設(shè)備六臺,每臺小型加熱設(shè)備的功率是3千瓦
11、,六臺加熱設(shè)備的加熱功率為18千瓦,普洱茶發(fā)酵操縱專用設(shè)備加熱操縱回路選擇了32A的熱繼電器,總操縱回路選擇了125A的熔斷器 。因為發(fā)酵車間的發(fā)酵容量設(shè)計比實際生產(chǎn)的要大,本論文在普洱茶發(fā)酵操縱專用設(shè)備操縱的發(fā)酵車間中每一邊設(shè)計了六個供電點,加溫設(shè)備能夠依照發(fā)酵的實際茶葉量(茶葉發(fā)酵堆高有浮動空間,決定了每次即使發(fā)酵茶葉數(shù)量一樣,實際渥堆的面積卻不一樣)自由調(diào)整到離茶葉發(fā)酵茶堆比較近的位置,增加加溫效果。加濕操縱回路,殺菌操縱回路及排風(fēng)操縱回路的電氣布線如下圖2-2所示;為后期的維護(hù)與檢修提供了方便,本論文依照普洱茶發(fā)酵的生產(chǎn)現(xiàn)場情況,設(shè)計了強電線路的線號,所有導(dǎo)線均套號碼管,插座火線號碼依
12、次為 101,102,103.112,風(fēng)扇火線號碼均為 131,紫外燈火線號碼均為 141,所有零線號碼均為 0,所有地線號碼均為1;所有插座火線均獨立取自操縱柜,所有插座零線共用,所有插座地線共用;所有插座導(dǎo)線均采納 4mm銅線,其它所用導(dǎo)線均采納 2.5mm銅線。2.3 普洱茶發(fā)酵自動操縱車間功能設(shè)計及技術(shù)路線普洱茶優(yōu)化車間設(shè)計普洱茶優(yōu)化車間設(shè)計精確潮水PH值檢測外溫濕度堆內(nèi)溫濕度殺菌裝置加濕裝置排風(fēng)裝置加溫裝置配置完善主控設(shè)備PLC傳感器數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集HIM實時顯示優(yōu)質(zhì)普洱茶品質(zhì)形成操縱參數(shù)操縱過程可視化含水率檢測圖2-3 普洱茶自動操縱車間設(shè)計技術(shù)路線圖3 普
13、洱茶發(fā)酵主控系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)(專利號:CN201464887U)普洱茶發(fā)酵數(shù)據(jù)傳輸采納PLC主控設(shè)備和計算機處理系統(tǒng)結(jié)合設(shè)計研制,在普洱茶發(fā)酵過程中,利用現(xiàn)代檢測及操縱技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備,對清潔化車間及箱體內(nèi)普洱茶發(fā)酵變化過程時時監(jiān)控,采集數(shù)據(jù)傳輸給PLC主控設(shè)備和計算機處理系統(tǒng),由計算機進(jìn)行處理,實現(xiàn)普洱茶發(fā)酵的數(shù)字化操縱。要緊由PLC主控設(shè)備、傳感器(溫濕度傳感器)、變送器、計算機處理系統(tǒng) (人機界面顯示)、智能化加和氣加濕設(shè)備等構(gòu)成,如圖所示。3-1 PLC操縱主控設(shè)備外形圖3-2 PLC操縱主控設(shè)備安裝圖4 自動操縱發(fā)酵車間的現(xiàn)場發(fā)酵調(diào)試PLC、傳感器部分可監(jiān)測車間環(huán)境溫度、車間環(huán)境濕度
14、、茶葉溫度和茶葉含水率??紤]調(diào)節(jié)設(shè)備會使得環(huán)境的溫濕度不均勻,則車間溫濕度各取四個采集點,分置于車間四角,茶堆在發(fā)酵過程中,由于微生物的作用,會使得茶堆內(nèi)層和表層的溫度的不一致,由于表層在排風(fēng)蒸發(fā)過程中其水分損失較大,在加濕過程中,表層又得水較多,故在茶堆內(nèi)溫度和含水率傳感器分上中下三層分層放置,車間環(huán)境溫度、濕傳感器分不布置在渥堆茶葉上方,均勻分在布四周及中間,距離渥堆茶葉表面大約1米左右。加熱設(shè)備放置于過道兩側(cè)。4-1清潔化自動操縱車間發(fā)酵現(xiàn)場圖自動霧化加濕對品質(zhì)形成的阻礙及分析5.1 霧化加濕及自動操縱自動霧化加濕是普洱茶發(fā)酵過程中阻礙品質(zhì)形成的一個重要環(huán)節(jié)。依照發(fā)酵流程,茶葉通過25%
15、-30%的潮水?dāng)嚢杈鶆蚝箐锥?LINK Word.Document.8 F:論文普洱茶發(fā)酵自動操縱技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備的研究與開發(fā).doc OLE_LINK2 a r * MERGEFORMAT 發(fā)酵。在45天的發(fā)酵工程中,需要對發(fā)酵車間環(huán)境進(jìn)行75%-90%的濕度操縱。經(jīng)多次實驗研究分析,環(huán)境濕度的大小將直接阻礙堆內(nèi)茶葉有益菌的生長生殖,傳統(tǒng)發(fā)酵的環(huán)境濕度是隨天氣的變化而變化的。 通過實驗研究,本設(shè)計采納了TTU-A-12超聲波加濕機,超聲波換能器在超高頻電磁振蕩源地作用下,就能直接將與壓電陶瓷接觸的液體霧化成10-30m的微小顆粒。由這種空化作用產(chǎn)生的沖擊波將以振子的振動頻率不斷反復(fù),使液體表面
16、產(chǎn)生有限振幅的表面張力波。這種張力波的波頭飛散,使水霧化,同時產(chǎn)生大量的負(fù)離子,變成具有一定壓力的水霧噴出,與空氣融合,達(dá)到較大空間環(huán)境加濕的目的。且加濕效率高,能耗微小。加濕機功率為2.7KW,額定加濕量為3Kg/h,有效加濕體積200 ,噴頭設(shè)置與霧化關(guān)系,依照噴頭高度及車間的面積分析,軸向視圖上每個噴霧點應(yīng)設(shè)置左右交錯兩個噴頭,每個噴頭相關(guān)于水平線各轉(zhuǎn)過450噴口向下傾斜,依照試驗測得,在此傾斜角下霧化顆粒沉降過程能夠覆蓋的面積是最大的。 5-1 自動操縱發(fā)酵車間渥堆發(fā)酵霧化加濕效果圖5.2 發(fā)酵車間濕度自動操縱系統(tǒng)分析普洱茶發(fā)酵車間采納現(xiàn)代的檢測操縱技術(shù)及設(shè)備,由PLC主控設(shè)備、傳感器
17、(濕度傳感器)、變送器、計算機處理系統(tǒng) (人機界面顯示)、自動報警系統(tǒng)、智能化加濕設(shè)備等構(gòu)成。其工作原理是:通過濕度傳感器實時檢測采集普洱茶發(fā)酵車間環(huán)境濕度變化數(shù)據(jù),當(dāng)環(huán)境濕度低于設(shè)定的濕度值時霧化加濕設(shè)備自動開啟,當(dāng)環(huán)境濕度高于設(shè)定的濕度值時霧化加濕設(shè)備自動停止同時開啟風(fēng)扇。自動霧化加濕有手動和自動兩種方式,手動方式是通過設(shè)備自帶的傳感器及操縱系統(tǒng)來設(shè)定其工作的濕度范圍,包括上、下限濕度值的設(shè)定。自動操縱則是通過與主控設(shè)備的PLC系統(tǒng)現(xiàn)場分析,對實時采集到的不同點濕度數(shù)據(jù)通過分析。車間的濕度小于75%的時候,PLC輸出信號給操縱柜,加濕機得到啟動信號開始工作,當(dāng)PLC收到的濕度信號大于90%
18、的時候,PLC輸出信號給操縱柜,加濕設(shè)備停止工作如圖所示。5-1環(huán)境濕度變化規(guī)律 5-2環(huán)境溫度變化規(guī)律6 雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐研制與開發(fā)(專利號:ZL 2009 2 01116889)6.1 雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐研制的意義普洱茶加工過程中,發(fā)酵翻堆是勞動強度最大的工序,目前多為人工完成。傳統(tǒng)的翻堆是人工采納鐵鍬和釘耙,將發(fā)酵了一段時刻的茶葉翻動,并將團(tuán)狀的茶葉解塊、打碎,并從茶葉堆的一端翻動到另一端。整個翻堆的過程不僅勞動強度大,而且衛(wèi)生程度差,極大程度上阻礙了茶葉的品質(zhì)。在大規(guī)模生產(chǎn)中采納行車式裝置的翻堆過程機械化,達(dá)到快速便捷,節(jié)約人力物力,并能使茶葉在翻堆過程中減少污染,實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)
19、,將是今后進(jìn)展的方向。為了研究普洱茶加工過程中,發(fā)酵過程與品質(zhì)的形成及各因子間的關(guān)系,課題組研制出不銹鋼雙層保濕自動濕水、旋轉(zhuǎn)式發(fā)酵罐裝置如圖所示。該機械將是集潮水、渥堆、翻堆于一體的多功能普洱茶發(fā)酵機械。發(fā)酵罐依照普洱茶發(fā)酵的時刻,通過主控設(shè)備PLC同時對三組發(fā)酵罐進(jìn)行操縱,經(jīng)變頻技術(shù)設(shè)定與普洱茶周期相對應(yīng)的高、中、低的發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速,獲得6-1雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐圖最佳的翻堆速度,產(chǎn)生普洱茶發(fā)酵過程中的最佳翻堆效果,實現(xiàn)精確定量霧化潮水科學(xué)化、規(guī)范化 。實現(xiàn)發(fā)酵罐最佳轉(zhuǎn)速與最佳濕水量及發(fā)酵速度間的關(guān)系曲線。實驗表明在雙層不銹鋼發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵普洱茶時刻周期短,升溫快、保濕好的特點,較準(zhǔn)確得出各因子
20、之間與品質(zhì)的變化規(guī)律。實現(xiàn)普洱茶多品種、小批量、精品茶加工發(fā)酵自動化。不銹鋼雙層自動濕水、旋轉(zhuǎn)式發(fā)酵設(shè)備也為大規(guī)模生產(chǎn)提供發(fā)酵過程的一系列理論技術(shù)參數(shù),是值得大力開發(fā)和推廣的理想設(shè)備。6.2雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐設(shè)計原理雙層不銹鋼自動旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐,主體是一個雙層發(fā)酵罐,外層和內(nèi)層均為不銹鋼。動力裝置通過動力傳動裝置將動力傳送到發(fā)酵罐上,發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)運動,軸管和攪拌管不動。進(jìn)而軸管和攪拌管相對運動,對發(fā)酵罐內(nèi)的茶葉進(jìn)行攪拌發(fā)酵。潮水裝置提供發(fā)酵過程中的進(jìn)水。整個裝置都要有支架和其他裝置專門好的配合使用。該設(shè)備是一種多功能的普洱茶發(fā)酵機械。設(shè)計的最終目的是要給出一個經(jīng)濟合理,可靠的設(shè)計方案,使發(fā)酵罐達(dá)到
21、運轉(zhuǎn)時強度可靠,操縱系統(tǒng)功能合理。據(jù)查閱及調(diào)查發(fā)覺,各類茶葉加工機械比比皆是,然而自動發(fā)酵罐還未見到,中小廠家對普洱茶加工均采納傳統(tǒng)工藝,發(fā)酵方式一般差不多上自然渥堆,沒有大型的專門機械。 本次設(shè)計針對現(xiàn)時期普洱茶加工中發(fā)酵機械化的不足進(jìn)行研究與設(shè)計。 通過新設(shè)備和新技術(shù)的使用,可縮短普洱茶生產(chǎn)周期(發(fā)酵周期由原來的55天縮短為30天,從而提高生產(chǎn)效率35%),降低生產(chǎn)成本。發(fā)酵過程中的損耗由原來的18%降低到12%。6.3 自動發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)設(shè)計6.3.1發(fā)酵罐材料的選取與應(yīng)用 首先,既要符合食品加工衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)還要實現(xiàn)材料質(zhì)量輕便及耐用;由于普洱茶發(fā)酵過程中會產(chǎn)生酸堿性變化,因此罐體材料的選取必須
22、符合在發(fā)酵過程中不發(fā)生化學(xué)變化,從經(jīng)濟適用和食品安全的角度考慮,目前可選材料有木質(zhì)和不銹鋼。就木質(zhì)材料發(fā)酵罐而言在發(fā)酵過程中由于在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生較大的離心力,從強度發(fā)面考慮不適合選用木質(zhì)材料,故本研究選用不銹鋼材料不銹鋼0Cr19Ni9N作為發(fā)酵罐的罐體材料。6.3.2 潮水、解塊裝置的設(shè)計普洱茶在發(fā)酵過程中會出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象,在發(fā)酵開始至結(jié)束的攪拌過程均采納發(fā)酵罐轉(zhuǎn)動,軸管不轉(zhuǎn)動的工作方式,及時地將結(jié)塊的茶葉進(jìn)行解塊。潮水、解塊裝置由主軸管、攪拌管構(gòu)成,主軸管長度為2030mm,直徑70 mm,主軸和攪拌棒內(nèi)部均為空心結(jié)構(gòu)且互相連通,考慮到軸管的剛度與強度及發(fā)酵過程中茶葉不能掉進(jìn)軸管內(nèi),故在直徑
23、上鉆6mm的通氣、通水小孔。設(shè)計并焊接上間距相等方向不同的攪拌棒,攪拌管上所開小孔的直徑為4mm。以便能夠使水、空氣通過主軸和攪拌管進(jìn)入到發(fā)酵罐的內(nèi)部,達(dá)到潮水和換氣的效果。初期起到使其潮水均勻,后期能起到解塊的作用。為了實現(xiàn)自動潮水,在發(fā)酵罐的主軸上采納一端封閉,一端開口,在開口端連接進(jìn)水管及其相應(yīng)的精確定量潮水裝置,潮水后,將一端的蓋打開,進(jìn)行通風(fēng)。本設(shè)計軸管采納無縫不銹鋼管,如圖所示。6.4 保濕、保溫的結(jié)構(gòu)的設(shè)計 本發(fā)酵罐在罐體結(jié)構(gòu)上采納雙層不銹鋼結(jié)構(gòu),內(nèi)層罐體上均勻開有直徑為3mm,孔距離為80 mm的小孔,起到滲水和通氣的作用。外層罐體為全封閉式的不銹鋼材料,考慮到發(fā)酵時茶葉的保濕
24、性,因此在內(nèi)外層罐體之間有40mm的夾層,夾層形成一個環(huán)流的保溫、保濕層。在罐體的最大直徑處開有放水和進(jìn)氣伐門。在發(fā)酵潮水初期,蓋上伐門,潮水后的發(fā)酵過程中打開閥門,起到對流通氣的作用。 6.4 發(fā)酵罐自動操縱系統(tǒng)本操縱系統(tǒng)采納PLC操縱作為主控,PLC與變頻器連接,使變頻裝置、精確定量潮水裝置、溫濕度傳感器及PH傳感器等構(gòu)成了自動發(fā)酵罐系統(tǒng), HYPERLINK 7/kns50/detail.aspx?dbname=CJFD2000&filename=DQCZ200005001&filetitle=%e5%88%a9%e7%94%a8PLC%e5%92%8c%e5%8f%98%e9%a2%9
25、1%e5%99%a8%e8%bf%9b%e8%a1%8c%e9%80%9f%e5%ba%a6%e5%90%8c%e6%ad%a5%e6%8e%a7%e5%88%b6 o 利用PLC和變頻器進(jìn)行速度同步操縱 t _blank 利用PLC和變頻器進(jìn)行速度同步操縱,可同時完成普洱茶在發(fā)酵過程中的精確定量潮水、通風(fēng)、控溫、控濕、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析以及每個時期的解塊、補水等功能。采納這種離地發(fā)酵式的發(fā)酵設(shè)備,使普洱茶在發(fā)酵過程中的環(huán)境穩(wěn)定,并在這種環(huán)境下進(jìn)行了生產(chǎn)試驗,得到試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理,從試驗數(shù)據(jù)中找出普洱茶發(fā)酵濕度對普洱茶品質(zhì)形成阻礙的一些規(guī)律,為普洱茶的規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)提供相應(yīng)的
26、科學(xué)依據(jù)和實際發(fā)酵參數(shù)。 6.5 精確定量自動潮水系統(tǒng)自動操縱條件下環(huán)境溫度、濕度、空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)換對內(nèi)部溫度、濕度等條件下對普洱茶品質(zhì)形成有較大的阻礙, 精確定量潮水與發(fā)酵溫度、品質(zhì)變化有專門大的關(guān)系,是關(guān)鍵的工序之一。本設(shè)計所采納的精確定量潮水系統(tǒng)是由定量操縱儀、渦輪流量計(流量傳感器)及電磁閥組成,流量計采納兩線制4-20mA電流脈沖輸入給定量操縱儀,定量操縱儀(采納繼電器輸出)檢測累積流量達(dá)到設(shè)定值時,輸出一個閉合信號使電磁閥與電源形成一個回路進(jìn)而關(guān)閉電磁閥,此處電磁閥采納的是常開狀態(tài),定量操縱過程框圖如圖。7 普洱茶自動發(fā)酵罐的應(yīng)用效果分析7.1 普洱茶自動發(fā)酵罐現(xiàn)場發(fā)酵設(shè)計離地式的發(fā)酵罐,打破了傳統(tǒng)的地面發(fā)酵方式,改善了普洱茶發(fā)酵的衛(wèi)生狀況,攪拌機構(gòu)為普洱茶的均勻潮水提供了保證,自動操縱裝置不僅實現(xiàn)了發(fā)酵過程的自動化,而且大大的降低了工作強度,茶葉入罐以后,整個發(fā)酵過程都實現(xiàn)自動操縱。通過本次實驗研究,我們認(rèn)為采納自動化發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行普洱茶發(fā)酵,能夠為普洱茶的品質(zhì)提升提供可靠的理論數(shù)據(jù)。8.2 普洱茶自動發(fā)酵罐發(fā)酵實驗效果分析8-1 現(xiàn)場實驗圖普洱茶發(fā)酵自動操縱與監(jiān)測研究與分析,以普洱茶原料為試驗對象,對車間外部環(huán)境條件(溫度、濕度)進(jìn)行監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集,按25%-30%渥堆前潮水比例、自動操縱精確定量潮水,接入不同發(fā)酵劑進(jìn)
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