羅紅玉等

摘 要 振動理條機(jī)是針形名茶做形的常用設(shè)備?？偨Y(jié)了振動理條機(jī)研究現(xiàn)狀，分析其各種類型結(jié)構(gòu)裝置的工作原理及其優(yōu)缺點，探索了振動理條機(jī)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 茶葉；針形名茶；振動理條機(jī)；結(jié)構(gòu)；現(xiàn)狀

中圖分類號：TS272.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號：1673-890X（2015）16-073-04

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做形是針形名茶品質(zhì)形成的關(guān)鍵工序，它既有力的作用，也有熱的作用，不僅對外形品質(zhì)起決定性作用，還對針形茶內(nèi)質(zhì)形成起重要作用。目前，常用的茶葉做形機(jī)械為振動理條機(jī)[1]。振動理條機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、易于操作，便于流水線作業(yè)等優(yōu)點，在針形名茶加工中有著廣泛應(yīng)用[2]。

振動理條機(jī)既需要靠來回振動摩擦塑造緊、細(xì)、直的外形，又要避免過多摩擦使色澤變暗；既要靠熱化學(xué)作用發(fā)展內(nèi)質(zhì)，又要避免高濕環(huán)境中的熱化學(xué)作用對葉綠素的大量破壞[2]。為了達(dá)到保證制茶品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率和實現(xiàn)流水線作業(yè)的目的，為研制開發(fā)全自動智能理條機(jī)提供參考，筆者從振動理條機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理入手，綜述了目前振動理條機(jī)的研究現(xiàn)狀，其發(fā)展趨勢，

1 振動理條機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理

振動理條機(jī)始于20世紀(jì)90年代，目前主要采用電能、燃?xì)?、柴煤等作為能源，主要由投料裝置、出茶裝置、電動機(jī)、調(diào)速裝置、加熱裝置、溫度調(diào)控裝置、”U”形槽鍋及鍋臺、傳動機(jī)構(gòu)和機(jī)架等部件構(gòu)成[2]。工作原理是電機(jī)帶動傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動鍋臺作平面往復(fù)運(yùn)動，同時借助鍋臺下方加熱器實現(xiàn)茶葉連續(xù)加熱干燥和受力。茶葉在鍋內(nèi)加熱散失水分的同時沿著鍋內(nèi)壁翻轉(zhuǎn)，通過摩擦、擠壓、滾動成條[2]。

2 振動理條機(jī)的研究進(jìn)展

2.1 投料裝置

傳統(tǒng)振動理條機(jī)采取人工投料，由于理條機(jī)槽體窄且多，人工投料難以保證均勻，且不利于針形名茶自動化加工。對此，有不少專利報道了理條工序中的自動稱量進(jìn)料和自動稱量分料。

（1）自動稱量進(jìn)料。有專利報道[3]，通過理條機(jī)的一側(cè)上方帶多個倒“U”型口傾斜的下料板與每個“U”型小槽相對應(yīng)來實現(xiàn)分隔下料。下料方便，不會浪費原茶葉，同時振動理條時能壓住茶葉，使得理條更順暢。也可通過稱重皮帶秤來實現(xiàn)定量下料[4]，與松陽縣上河茶葉機(jī)械有限公司[5]發(fā)明的全自動智能理條機(jī)的進(jìn)料裝置類似。但上述研究仍未實現(xiàn)每個槽體均勻下料。

（2）自動稱量分料。通過在進(jìn)料斗上安裝一塊底部帶有凹槽的矩形板，實現(xiàn)自動分割進(jìn)料，分料一致，厚薄均勻，從而提高做茶機(jī)械自動化程度，大大降低勞動強(qiáng)度[6]。但進(jìn)料裝置過于繁雜，操作中易出現(xiàn)故障。

2.2 出茶裝置

傳統(tǒng)振動理條機(jī)出茶裝置是借助”U”形槽的”U”形口手動傾斜出茶。勞動強(qiáng)度大，不便于實現(xiàn)自動作業(yè)。對此，有不少專利報道了自動出茶裝置。

（1）改造槽體結(jié)構(gòu)。如失衡式出茶裝置[7]，在可旋式多槽鍋體縱向兩端中部固定兩件銷軸，依靠兩銷軸與往復(fù)運(yùn)動臺架作可旋轉(zhuǎn)的活動鉸接，使出茶操作簡單、輕松而不須費力。也可傾斜設(shè)置”U”形鍋槽[8]，最前端”U”形鍋槽的首端與進(jìn)料口相連接，最后端”U”形鍋槽的末端與出料口相連接，相鄰間的”U”形鍋槽傾斜方向相反，實現(xiàn)自動進(jìn)料、出料。但此類結(jié)構(gòu)容易卡茶，不便于自動作業(yè)。

（2）借助其他裝置。陳云強(qiáng)[9]發(fā)明的一種茶葉理條機(jī)電動倒料裝置，通過支架上的拉索實現(xiàn)電動倒料，并且便于自動控制、結(jié)構(gòu)簡單。利用氣缸可實現(xiàn)自動出茶，輕便快捷，解決了理條機(jī)出料難問題[10-11]。

（3）采用階梯連續(xù)機(jī)組。將2個及2個以上單體理條機(jī)通過階梯排列形成整體，理條機(jī)敞開式多槽鍋縱向有傾斜角。茶葉在單體理條機(jī)振動理條的同時，利用多槽鍋的縱向傾斜角自動由高向低，實現(xiàn)連續(xù)理條作業(yè)[12-14]。但階梯連續(xù)理條機(jī)組占地面積大，傾斜度難掌控，理條工藝尚需改進(jìn)。

2.3 理條槽體

振動理條機(jī)的槽體為”U”形，其數(shù)量、長度、寬度、高度、傾斜度及內(nèi)壁結(jié)構(gòu)等均會影響理條效果。目前，關(guān)于槽體的研究較少。

應(yīng)用較多的槽體為18槽不銹鋼槽體，在圓弧形的槽底和傾斜設(shè)置的槽邊內(nèi)壁上設(shè)置理條凸部，傾斜設(shè)置的槽邊可在槽體往復(fù)運(yùn)動時將茶葉翻轉(zhuǎn)，理條凸部可進(jìn)一步提高茶葉運(yùn)動過程中的翻轉(zhuǎn)理條效果[15]。另有專利公開了一種理條槽[16]，一側(cè)邊設(shè)置加強(qiáng)筋，折彎成圓形，使得相鄰理條槽的側(cè)邊可伸入圓形內(nèi)，通過圓形來卡合。結(jié)構(gòu)簡單，相鄰理條槽之間無焊接，一根結(jié)構(gòu)，即使遇熱受力也不易變形，提高了茶葉的理條質(zhì)量。

2.4 加熱裝置

傳統(tǒng)的振動理條機(jī)加熱裝置通常設(shè)在槽鍋下方，多采用電源直接加熱，存在安全隱患，溫度分布不均等問題。目前，關(guān)于理條機(jī)加熱裝置的研究報道頗多。

（1）改造加熱床結(jié)構(gòu)。采用柔性材料與發(fā)熱槽緊密貼合，加熱不受槽體外輪廓影響，將傳統(tǒng)的輻射式加熱設(shè)計成金屬熱傳遞和保溫層，極大提高了熱利用效率。其結(jié)構(gòu)緊湊，預(yù)熱迅速，熱利用效率高[17]。在一組呈筒狀設(shè)置的加熱管表面設(shè)有一排翅片，翅片之間留有發(fā)熱間隙。結(jié)構(gòu)簡單，效果好，能夠保持加熱均勻，提高生產(chǎn)效率及茶葉品質(zhì)[18]。

（2）改變熱傳遞方式。如熱風(fēng)裝置[19]，在槽體邊壁上開有若干通風(fēng)孔，槽體側(cè)邊安裝有傾斜的擋板，通過槽體兩端的風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹入擋板與槽體之間，熱風(fēng)沿槽體壁通風(fēng)孔進(jìn)入槽體，從而達(dá)到加熱的目的。此種加熱方式加熱均勻，茶葉成型效果好，節(jié)約了大量能源。這與徐小春等[20]發(fā)明的一種熱風(fēng)加熱茶葉理條機(jī)相似。又如熱蒸汽裝置[21]，熱蒸汽是一種高溫、含水量相對低的一種導(dǎo)熱介質(zhì)，其傳熱迅速、受熱均勻、安全性能可靠、運(yùn)用方便。

（3）改變熱源。如改用燃?xì)馐讲枞~理條機(jī)耗氣量小、燃燒完全、槽鍋受熱均勻，適合各種茶葉的制作[22]。遠(yuǎn)紅外技術(shù)應(yīng)用較多，有采用遠(yuǎn)紅外技術(shù)上加熱方式進(jìn)行加熱[23]，這樣不僅降低了能耗，理條質(zhì)量和茶葉品質(zhì)也較傳統(tǒng)理條機(jī)有大幅度提高。肖宏儒等[24]表明加熱遠(yuǎn)紅外茶葉殺青理條機(jī)具有理條緊直、連續(xù)化作業(yè)、節(jié)能環(huán)保和有效降低苦澀味等特點。也有采用遠(yuǎn)紅外下加熱方式進(jìn)行加熱[25-26]，在理條槽下方設(shè)有遠(yuǎn)紅外石英加熱管，優(yōu)點是節(jié)能、環(huán)保、生產(chǎn)效率高；操作直觀、溫度易于控制、降低了對操作人員的技術(shù)要求；生產(chǎn)的茶葉質(zhì)量有保證，特別適用于名優(yōu)高檔茶葉生產(chǎn)中連續(xù)理條作業(yè)。

2.5 傳動裝置

目前，國內(nèi)的振動理條機(jī)傳動機(jī)構(gòu)多采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)[27]，導(dǎo)致加速比較緩慢且運(yùn)動過程中振動較大，機(jī)器磨損較大。

牛石從等[28]將非圓齒輪應(yīng)用到茶葉自動殺青理條機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)，以代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。通過理論驗證表明，該傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是加速快、振動相對較平穩(wěn)，符合當(dāng)前茶葉加工工藝要求。另有專利公開了一種茶葉理條機(jī)的偏心傳動機(jī)構(gòu)[29]，以解決現(xiàn)有理條機(jī)傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜，傳動穩(wěn)定性差的問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理，適用于連接茶葉理條機(jī)的動力機(jī)構(gòu)和理條槽體，傳動穩(wěn)定性好，彎連桿兩端通過軸承和銷軸連接，運(yùn)動靈活，不易磨損。

2.6 其他方面

（1）改往復(fù)振動式為滾筒式。張遠(yuǎn)明等[30]設(shè)計的一種雙旋筒式茶葉理條機(jī)，應(yīng)用自動控制技術(shù)和復(fù)合運(yùn)動技術(shù)，從根本上改變了傳統(tǒng)理條機(jī)的工作方式。但沒能實現(xiàn)閉環(huán)控制，溫度大小及外桶振動頻率靠人工設(shè)定，運(yùn)動傳感技術(shù)不成熟，噪音較大，與清潔、安靜的現(xiàn)代化茶葉生產(chǎn)線不協(xié)調(diào)。封雯[31]發(fā)明的針形茶固形機(jī)將內(nèi)壁上設(shè)有5～15 mm軸向條形棱骨的一頭大一頭小的滾筒作為造型主體。

（2）有以降低振動噪音為目的而研發(fā)的理條機(jī)。如將理條體懸掛在機(jī)架上，無需依靠滾輪來減少摩擦阻力，從而無需使用潤滑油，因此不存在對生產(chǎn)環(huán)境以及茶葉的污染[32]。有將軸承與滑軌配套組成滑動裝置可將茶葉的殺青、理條、壓扁、整形等多道工序在一機(jī)中完成，具有滑動穩(wěn)固、振動小、磨損小、無噪音、不濺油廢茶、機(jī)械使用壽命長的優(yōu)點[33]。也有慣力自平衡往復(fù)式殺青理條機(jī)，在機(jī)架上安裝2組在同1個平面上運(yùn)動方向相反、絕對運(yùn)動速度相等做平動的槽形鍋體，慣性力剛好平衡，大大減少理條機(jī)的噪音和振動[34]。

（3）可吸濕降溫的理條機(jī)。石小才[35]發(fā)明的吸濕型名茶理條整形機(jī)通過在槽形鍋正上方安裝吸風(fēng)機(jī)以排除理條過程中的熱空氣，可使理條葉避免高溫高濕造成品質(zhì)下降。有專利設(shè)計的可降溫茶葉理條機(jī)對機(jī)器核心部件添加了保護(hù)裝置，增加了理條機(jī)的使用壽命[36]。

3 振動理條機(jī)的發(fā)展趨勢

（1）振動式理條機(jī)由于運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、易于操作，便于流水線作業(yè)，符合理條作業(yè)熱力學(xué)要求，是實現(xiàn)針形名茶清潔化、自動化加工的重要設(shè)備，有望繼續(xù)使用。

（2）由于振動理條需要合理控制投葉量、理條溫度、振動頻率、理條時間等，對操作技術(shù)要求較高，基于振動理條方式的自動化程序控制理條裝備研發(fā)將是今后熱點課題。

（3）由于當(dāng)前針形茶理條工序能耗較高，改變能源方式、熱傳遞方式的作業(yè)機(jī)械也將是今后的重點研究內(nèi)容。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）