李超凡 任懌

摘? 要：茶類產品是我國重要的農產品，用茶樹的嫩葉炒制而成。如今的茶葉由手工炒制和機械炒制而成，手工炒制的茶葉質量好，但效率低，易碎，浪費原材料。原始機械殺青的炒制速度快，但茶葉質量低，且耗能較大。本產品利用熱泵系統(tǒng)提供熱源，并采用循環(huán)流化床型結構，使茶葉在熱風中循環(huán)流動，干燥效率高，對茶葉損害較小，干燥效果明顯，節(jié)能環(huán)保。

關鍵詞：節(jié)能環(huán)保;熱泵;循環(huán)流化床;旋風分離器;PLC控制系統(tǒng)

一、研究背景及其意義

1、研究背景

隨著人們對茶類產品需求的逐年提高，制茶必然面臨著升級換代。當今制茶方法主要有手工炒制和機械炒制。手工炒制的茶葉雖然質量好，但效率低，易碎，原材料浪費情況很嚴重;原始機械殺青炒制的速度雖快，但茶葉質量低，且耗能較大，同時對環(huán)境有一定的污染。

針對現(xiàn)有的殺青機，殺青過程茶葉含水量控制精度不高，熱效率低，炒出茶葉質量不高，產品附加值低等問題，本產品以熱泵作為熱源，采用循環(huán)流化床型結構。熱泵具有高效、清潔、無污染和方便、易控制等優(yōu)點;流化床具有氣固接觸面積大、傳熱傳質速率高、適合于散狀物料干燥的特點。兩者結合起來比較適合茶葉的烘干，節(jié)能環(huán)保，干燥效率高。有效解決了我國現(xiàn)有的茶葉加工技術含量低，質量不高，影響到產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等一系列問題。

2、國內外研究現(xiàn)狀

從國內來看，品茶、喝茶已成為多數中國人的一種生活習慣。眾所周知，新茶葉從樹上采摘下來，需要進行炒制加工后才能上市。隨著殺青設備的不斷更新，半自動小型殺青機日漸普及，給廣大茶農帶來了便捷的殺青方式，因此采用全新的機械殺青方法便成為當前本行業(yè)提升競爭力的主要途徑。

二、使用說明

熱泵式循環(huán)流化床型殺青機工作原理如圖1，整個系統(tǒng)通過旋風分離器與密閉循環(huán)風道，將熱泵與循環(huán)流化床有機的結合在一起，使其成為一個高效節(jié)能的干燥系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作過程為：熱泵產生的70℃-80℃的高溫干燥空氣，在循環(huán)風機的推動下進入循環(huán)流化床;在循環(huán)流化床中，高溫干燥空氣將茶葉吹起進行熱濕交換，高溫干燥空氣吸收茶葉中的水分，并且與茶葉一起進入旋風分離器中進行氣固分離;旋風分離器將茶葉與濕空氣分離后，茶葉返回物料倉繼續(xù)烘干;而分離后70℃-80℃的高溫干燥空氣變成60℃-70℃的中溫濕空氣，流經熱泵蒸發(fā)器;在蒸發(fā)器中溫濕空氣被冷卻到露點溫度一下，使其析出從茶葉中水分，變成低溫干燥空氣，進入熱泵冷凝器中;在熱泵冷凝器中重新加熱到70℃-80℃的高溫干燥空氣，在循環(huán)風機的推動下再次進入循環(huán)流化床，進行下一個循環(huán)。茶葉在物料倉中的循環(huán)流動與空氣在密閉管道中的循環(huán)流動，實現(xiàn)茶葉的循環(huán)干燥，從而達到更高的干燥效率。

三、技術關鍵

1.熱泵部分

本產品采用熱泵系統(tǒng)提供熱源，以逆循環(huán)方式迫使熱量從低溫空氣流向高溫空氣，壓縮機及風機等輔助設備消耗少量的電能，就可以得到較大的供熱量，可以有效利用難以應用的低品位熱能達到節(jié)能目的。

2.流化床部分

本產品采用循環(huán)流化床型結構，使茶葉懸浮于熱風之中，從而使茶葉具有流體的某些特征，實現(xiàn)固體流態(tài)化。在氣流速度大于茶葉的自由沉降速度下，茶葉進行流化，茶葉被氣流帶出，把空氣與茶葉分離后，茶葉返回床層中進行再次循環(huán)。通過此方法可使茶葉在熱風中循環(huán)流動，干燥效率高，對茶葉損害較小，干燥效果明顯。

3.PLC控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用西門子企業(yè)的S7-1200 PLC作為主控制器，通過溫濕度傳感器采集實時溫度和濕度并轉換成模擬量信號，經模擬量溫度混合模塊采集經PLC，將溫度和濕度的測量值分別與設定值進行比較并控制壓縮機，冷凝器，回熱器，循環(huán)風機，旋風分離器執(zhí)行相應操作，計算機控制中心實現(xiàn)實時操作和顯示系統(tǒng)狀態(tài)。

四、創(chuàng)新性和先進性

1.本產品采用熱泵為高溫熱源，可以有效節(jié)能，同時干燥效率高、干燥效果好。

2.本產品采用循環(huán)流化床型結構，使茶葉懸浮于熱風之中，從而使茶葉具有流體的某些特征，實現(xiàn)固體流態(tài)化。與傳統(tǒng)機械殺青機相比，通過此方法可使茶葉在熱風中循環(huán)流動，茶葉與空氣的熱濕交換效率高、干燥效果明顯，同時對茶葉損害較小、炒出的茶葉品質好。

3.本產品采用溫濕度實時檢測系統(tǒng)，在旋風分離器和熱泵蒸發(fā)器的管道之間與熱泵冷凝器各裝有一個空氣濕度檢測裝置，通過對經旋風分離器分離后空氣的濕度實時檢測，通過計算從而得到茶葉的濕度。

五、應用前景

1.茶類種植戶。茶葉采摘后，可以通過殺青機及時進行茶葉的初步加工。

2.茶類和葉片類中草藥批發(fā)商。由于儲存不當和天氣原因會導致茶類和中草藥受潮，不僅影響其品質而且也會給批發(fā)商造成一定的經濟損失。而我們的殺青機恰好能很好的幫助解決這個問題，滿足批發(fā)商對于茶類和葉片類中草藥受潮時的烘干需求。

參考文獻

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