“六安瓜片”茶清潔化加工機(jī)械及其工藝研究

【摘要】：六安瓜片是中國(guó)十大名茶之一，但與龍井等不同的是六安瓜片屬無(wú)梗無(wú)芽扁平型綠茶，長(zhǎng)期以來(lái)，“六安瓜片”多沿用手工方式加工，勞動(dòng)生產(chǎn)率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，已成為“六安瓜片”產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，盡快研制出“六安瓜片”機(jī)械化清潔化加工設(shè)備及其生產(chǎn)工藝，對(duì)“六安瓜片”產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文對(duì)“六安瓜片”在制品的物理特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，以自動(dòng)化裝備與傳統(tǒng)制茶工藝相結(jié)合的原則，對(duì)殺青、做形和烘焙等相關(guān)性工序的機(jī)器進(jìn)行理論研究，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)用于相應(yīng)工序的新型專用裝備，主要研究工作及結(jié)果如下： 1．測(cè)定“六安瓜片”在制品物料的物理特性 （1）鮮葉、殺青葉、揉捻葉、理?xiàng)l葉、毛火葉、小火葉、老火葉在制品的含水率依次為73.9%，59.4%，58.9%，28.3%，19.9%，10.1%,5.5%。 （2）鮮葉、殺青葉、揉捻葉、毛火葉、小火葉、老火葉在制品的容重依次為60.7kg/m3，86.3kg/m3，209.8kg/m3，133.6kg/m3，141.6kg/m3，189.9kg/m3。 （3）鮮葉、殺青葉、揉捻葉、毛火葉、小火葉、老火葉在制品的休止角依次為52.5o，50.7o，59.6o，57.2o，40.6o，35.8o。 （4）鮮葉、殺青葉、揉捻葉、毛火葉、小火葉、老火葉在制品與不銹鋼的外摩擦角依次為37.6o，38.0o，43.6o，35.8o，30.2o，30.2o。 （5）鮮葉、殺青葉、揉捻、毛火葉、小火葉、老火葉在制品與不銹鋼的動(dòng)摩擦系數(shù)依次為0.77，0.78，0.95，0.72，0.58，0.57。 （6）鮮葉、殺青葉、毛火葉、小火葉、老火葉在制品繼續(xù)比熱依次為3.51kJ/kg·K，3.12kJ/kg·K，2.02kJ/kg·K，1.77kJ/kg·K，1.64kJ/kg·K,干物質(zhì)比熱為1.50kJ/kg·K。 2．優(yōu)化設(shè)計(jì)“六安瓜片”殺青機(jī) （1）以雙主動(dòng)摩擦輪對(duì)稱驅(qū)動(dòng)的方式，減少了摩擦輪的滑轉(zhuǎn)率，提高傳動(dòng)效率。驅(qū)動(dòng)電機(jī)由功率原來(lái)的0.75kW降為0.5kW，推導(dǎo)了滾筒式殺青機(jī)主動(dòng)摩擦輪接觸應(yīng)力數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用該模型對(duì)摩擦輪進(jìn)行了強(qiáng)度校核。 （2）對(duì)用于六安瓜片殺青滾筒進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，殺青滾筒的直徑為500mm，極限轉(zhuǎn)速59.8rpm。滾筒轉(zhuǎn)速還會(huì)影響鮮葉在滾筒內(nèi)的分布狀態(tài)及拋落角度，試驗(yàn)表明：為適應(yīng)不同采摘時(shí)期、鮮葉嫩度的殺青工藝，要求殺青時(shí)鮮葉應(yīng)覆蓋滾筒內(nèi)表面的60-65%，鮮葉開(kāi)始拋落點(diǎn)與水平方向夾角應(yīng)為45-60°，以利于鮮葉迅速升溫及較快排濕，提高殺青質(zhì)量。所設(shè)計(jì)的殺青滾筒轉(zhuǎn)速為20~40rpm無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，可以滿足以上要求。 （3）改變傳統(tǒng)式滾筒式殺青機(jī)主要熱輻射或線接觸式熱傳導(dǎo)方式傳熱,本機(jī)采用面接觸式熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行傳熱，并加厚了保溫層厚度，傳熱效率由原35%提高到57%。 3．研發(fā)“六安瓜片”做形機(jī) （1）對(duì)六安瓜片做形機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析，分別運(yùn)用失量法、圖解法、解析法并建立了曲柄、連桿、槽鍋的位置、速度、加速度等精確數(shù)學(xué)模型，同時(shí)推導(dǎo)了基于Maclaurin公式的用于工程運(yùn)用的近似數(shù)學(xué)模型，以簡(jiǎn)化運(yùn)算，并運(yùn)用Matlab繪制了相關(guān)曲線同時(shí)證明近似公式的可行性。 （2）在分析六安瓜片做形機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上，對(duì)連桿及槽鍋的慣性力進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)論為：槽鍋的最大慣性力Fqm為73.7Kgf，連桿的最大法向慣性力Fqnm為7.23Kgf，連桿的最大切向慣性力Fqtm為41.9Kgf，以上慣性力均隨曲柄的轉(zhuǎn)角的變化而變化，理?xiàng)l機(jī)的實(shí)際慣性力是以上交變的空間力系的失量和。并運(yùn)用過(guò)量平衡法在連桿鉸鏈點(diǎn)與曲柄回轉(zhuǎn)中心反向延長(zhǎng)線上，且距曲柄回轉(zhuǎn)中心60mm處設(shè)置15kg配重時(shí)，水平與垂直方向振動(dòng)分別由未加配重前的1.1mm與0.88mm減小為0.51mm與0.45mm。 （3）以最小傳動(dòng)角的最大值為目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合六安瓜片制茶工藝要求建立了以曲柄長(zhǎng)度、連桿長(zhǎng)度、偏心距、滑塊行程、輔助角等為主要參數(shù)的約束方程，并運(yùn)用蟻群算法對(duì)該優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。優(yōu)化結(jié)果為：當(dāng)曲柄長(zhǎng)度a為59.1mm，連桿長(zhǎng)度b為341.5mm，偏心距e為57.5mm，滑塊行程H為120mm，輔助角β為8.26°，極位夾角θ為3.5°時(shí)，茶葉理?xiàng)l幅機(jī)的最小傳動(dòng)角γmin從原來(lái)的50°增大到70.1°，有效地改善了做形機(jī)的傳動(dòng)性能，使傳動(dòng)更加平穩(wěn)，振動(dòng)減輕，噪音降低；槽鍋的卡滯現(xiàn)象消失，做形機(jī)的成條率也有增加6%。 4．研制“六安瓜片”烘焙機(jī) （1）根據(jù)六安瓜片傳統(tǒng)拉老火工藝要求，研制轉(zhuǎn)盤式六安瓜片烘焙機(jī)，機(jī)器充分利用光機(jī)電一體化技術(shù)、變頻技術(shù)及溫度控制技術(shù)，具有烘焙溫度、連續(xù)烘焙時(shí)間、兩次烘焙間隔時(shí)間及轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速等參數(shù)可人工設(shè)定，以滿足不同的制茶工藝要求。 （2）為了實(shí)現(xiàn)六安瓜片高溫間歇烘焙的工藝要求，設(shè)計(jì)了基于光電開(kāi)關(guān)、時(shí)間繼電器及交流接觸器的控制系統(tǒng)，與普通行程開(kāi)關(guān)定位相比較，具有烘焙時(shí)間可調(diào)、定位可靠及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 （3）紅外輻射波長(zhǎng)為2-16um的板狀紅外輻射器用于六安瓜片茶葉烘焙，有利于水、糖類、氨基酸、果膠質(zhì)等物質(zhì)對(duì)紅外線的吸收，與微波烘干機(jī)相比，具有非選擇性烘焙特點(diǎn)，有利于茶葉烘焙過(guò)程中各種有益香氣的析出，提高焙香效果。 （4）基于模糊PID控制原理設(shè)計(jì)的溫度控制器具有較好的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)性能，溫度控制精度高、超調(diào)小、魯棒性好等特點(diǎn)，當(dāng)用于六安瓜片葉溫設(shè)置為80°C時(shí)，能得到較好的烘焙品質(zhì),碎茶率由人工烘焙的15%降低到5%。 5．設(shè)計(jì)“六安瓜片”清潔化加工工藝 （1）在六安瓜片傳統(tǒng)制茶工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合所研制的關(guān)鍵裝備，設(shè)計(jì)了六安瓜片清潔化加工工藝，質(zhì)量檢測(cè)表明：各項(xiàng)理化指標(biāo)達(dá)到相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。 （2）感觀審評(píng)表明：同一批次的機(jī)械茶與手工茶相比，機(jī)械茶的勻整度、均一性前者較好，機(jī)械茶滋味比手工茶鮮醇，但手工茶的香氣、爽度要好于機(jī)械茶。 【關(guān)鍵詞】：六安瓜片茶 物理特性 殺青機(jī) 做形機(jī) 烘焙機(jī)
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TS272.4
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-9
• 圖目錄9-11
• 表目錄11-12
• 目錄12-16
• 第1章 緒論16-24
• 1.1 研究背影、目的和意義16-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.1 殺青技術(shù)及裝備的研究18
• 1.2.2 做形技術(shù)及裝備的研究18-20
• 1.2.3 烘焙技術(shù)及裝備的研究20-21
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和方法21-23
• 1.3.1 主要內(nèi)容21-22
• 1.3.2 研究方法22-23
• 1.4 本章小結(jié)23-24
• 第2章 六安瓜片在制品的物理特性研究24-36
• 2.1 六安瓜片在制品含水率24-25
• 2.2 六安瓜片在制品容重25
• 2.3 六安瓜片在制品內(nèi)摩擦角25-27
• 2.4 六安瓜片在制品外摩擦角27-29
• 2.5 六安瓜片在制品動(dòng)摩擦系數(shù)29-31
• 2.6 六安瓜片在制品比熱測(cè)定31-34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 第3章 六安瓜片殺青機(jī)的研究36-55
• 3.1 滾筒式殺青機(jī)總體方案37-39
• 3.2 殺青機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì)39-47
• 3.2.1 摩擦輪安裝角39-40
• 3.2.2 殺青滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率40-41
• 3.2.3 摩擦輪強(qiáng)度校核41-42
• 3.2.4 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)42-44
• 3.2.5 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)44-47
• 3.3 殺青滾筒設(shè)計(jì)47-52
• 3.3.1 滾筒直徑、長(zhǎng)度及導(dǎo)葉板參數(shù)47-50
• 3.3.2 殺青滾筒極限轉(zhuǎn)速50-51
• 3.3.3 電熱管功率51-52
• 3.4 樣機(jī)對(duì)比試驗(yàn)52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第4章 六安瓜片做形機(jī)的研究55-94
• 4.1 做形機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)55-57
• 4.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)57-62
• 4.2.1 第一級(jí)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)57-60
• 4.2.2 第二級(jí)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)60-62
• 4.3 做形機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究62-73
• 4.3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在做形機(jī)中的應(yīng)用62-65
• 4.3.2 做形機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)的矢量法分析65-67
• 4.3.3 做形機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)的圖解法分析67-69
• 4.3.4 做形機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)的解析法分析69-73
• 4.4 做形機(jī)的動(dòng)力學(xué)研究73-84
• 4.4.1 槽鍋的位移與行程73-76
• 4.4.2 槽鍋的加速度及慣性力76-79
• 4.4.3 連桿角速度及法向慣性力79-81
• 4.4.4 連桿角加速度及切向慣性力81-84
• 4.5 做形機(jī)慣性力的平衡84-87
• 4.6 做形機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)87-93
• 4.6.1 蟻群算法原理87-89
• 4.6.2 做形機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型89-92
• 4.6.3 仿真計(jì)算及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)92-93
• 4.7 本章小結(jié)93-94
• 第5章 六安瓜片烘焙機(jī)的研究94-122
• 5.1 轉(zhuǎn)盤式烘焙機(jī)總體方案95-98
• 5.2 遠(yuǎn)紅外輻射板電功率的確定98-99
• 5.3 烘焙機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì)99-105
• 5.3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率計(jì)算99
• 5.3.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)99-102
• 5.3.3 主軸設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核102-105
• 5.4 間歇運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)105-114
• 5.4.1 紅外線光控發(fā)射電路設(shè)計(jì)106-110
• 5.4.2 紅外線光控接收電路設(shè)計(jì)110-113
• 5.4.3 電機(jī)主控電路設(shè)計(jì)113-114
• 5.5 遠(yuǎn)紅外輻射烘焙?jiǎn)卧O(shè)計(jì)114-120
• 5.5.1 烘焙?jiǎn)卧Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)114-115
• 5.5.2 模糊 PID 茶葉烘焙溫度控制器設(shè)計(jì)115-120
• 5.6 烘焙試驗(yàn)及茶葉審評(píng)120-121
• 5.7 本章小結(jié)121-122
• 第6章 六安瓜片機(jī)制茶品質(zhì)檢測(cè)及經(jīng)濟(jì)效益分析122-128
• 6.1 六安瓜片生產(chǎn)線及工藝流程122-123
• 6.2 六安瓜片機(jī)制茶質(zhì)量檢測(cè)123-124
• 6.3 六安瓜片機(jī)制茶與手工茶感官審評(píng)124-126
• 6.4 六安瓜片機(jī)制茶與手工茶關(guān)鍵工序加工成本對(duì)比126-127
• 6.5 本章小結(jié)127-128
• 第7章 研究工作總結(jié)與展望128-131
• 7.1 全文總結(jié)128-130
• 7.2 研究展望130-131
• 參考文獻(xiàn)131-138
• 致謝138-139
• 個(gè)人簡(jiǎn)介139-140
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的相關(guān)成果140-141
• 一、發(fā)表論文140
• 二、授權(quán)專利、軟件著作權(quán)140-141
• 三、主持和參加課題及成果141

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六安瓜片成茶年代——兼與莊維之同志商榷    李傳軾;楊啟見(jiàn);

六安瓜片:關(guān)于青春的記憶    徐靜;

“六安瓜片”的鑒別    楊建遠(yuǎn);楊成;

“生態(tài)六安、魅力茶都”六安瓜片推介會(huì)舉行    梅宇;占萬(wàn)寶;

六安瓜片    唐家模

揚(yáng)子江中水,齊山頂上茶——安徽名茶六安瓜片    吳海云;

提高“六安瓜片”品質(zhì)制作技術(shù)的研究    程自強(qiáng)

在皖之茶    崔國(guó)發(fā);

安徽省欲加快茶業(yè)轉(zhuǎn)變過(guò)程    

喝茶,讓生活更美好——2010年上海世博會(huì)聯(lián)合國(guó)館專用茶    歐陽(yáng)勛;

蜈蚣的酶解工藝研究    林超;王玉蓉;吳清;

CAT,SOD和凝血酶的聯(lián)產(chǎn)工藝研究    顧含真;袁勤生;

用廢棄香蕉樹(shù)制取活性炭的工藝研究    彭紹洪;李春娟;朱秀蓮;王連彬;倪曉連;

脈沖等離子弧焊接工藝研究    朱軼峰;張慧;邵亦陳;董春林;

鋁及鋁合金鍍(黑色)硫化鎳工藝研究    張曉明;

4cr5mosiv1鋼擠壓模具真空熱處理工藝研究    劉靜安;

柱腔充氣靶工藝研究    張占文;余斌;吳衛(wèi)東;魏勝;許華;黃勇;陳志梅;

質(zhì)譜分析多系統(tǒng)航天器檢漏工藝研究(摘 要)    閆榮鑫;劉平;馮琪;洪曉鵬;李睿;黃錫寧;

焦磷酸質(zhì)子交換波導(dǎo)工藝研究    唐杰;梁東波;磯守;陳林;袁一方;陳抱雪;

六安瓜片：茶韻馨香傳百年    本報(bào)記者 陸敏　白海星

六安瓜片進(jìn)京尋求加盟應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)“寒冬”    記者 寧啟文

安徽六安瓜片大力拓展全國(guó)市場(chǎng)    記者杜超 特約通訊員陳順發(fā)

六安瓜片“炒”進(jìn)世博園    記者 張大鵬

文化加品牌 “瓜片”變“名片”    李輝　本報(bào)記者 郭明

安徽六安瓜片“保護(hù)”起來(lái)更精神    邊靜林

六安瓜片再現(xiàn)輝煌    胡存云 喬一凡

“六安瓜片”香飄韓國(guó)    本刊記者

“花香型六安瓜片”通過(guò)鑒定    記者 陸列嘉

用心血澆灌品牌    本報(bào)通訊員　淮君

“六安瓜片”茶清潔化加工機(jī)械及其工藝研究    李兵

清潔化皮革真空鞣制技術(shù)與設(shè)備的研究    文懷興

高品質(zhì)a-Si：H TFT-LCD陣列設(shè)計(jì)與工藝研究    王剛

含砷難處理金礦細(xì)菌浸出基礎(chǔ)理論及工藝研究    閔小波

憎水催化劑的研制及氫—水液相催化交換工藝研究    李俊華

硫化礦細(xì)菌浸出過(guò)程的電化學(xué)機(jī)理及工藝研究    李宏煦

鋁土礦浮選脫硅基礎(chǔ)理論及工藝研究    張國(guó)范

激光直寫光刻技術(shù)研究    李鳳有

甘草黃酮和甘草酸提取純化工藝研究    付玉杰

熔噴非織造氣流拉伸工藝研究    陳廷

六安瓜片加工工藝研究    陳習(xí)村

安徽六安茶文化旅游開(kāi)發(fā)研究    張琴

簡(jiǎn)化制革新技術(shù)的研究    趙宇

純棉平絨織物濕蒸短流程工藝的研究    李連穎

茶葉不同產(chǎn)地特性的ICP光譜分析    涂開(kāi)光

高頻離子氮化的工藝研究    何歡

基團(tuán)保護(hù)法1，3-二氯丙烯制備1，3-丙二醇工藝研究    賀鑫平

9Cr2Mo鋼冷軋中間輥堆焊修復(fù)工藝研究及工程應(yīng)用    鄒宏軍

八鋼小型廠熱裝熱送工藝研究    楊運(yùn)增

自身返堿蒸汽煅燒爐的工藝研究與改進(jìn)    郭育