一款適合北方紅茶加工的機械設備研發

馬保聰　田相克　莊少林

【摘 要】針對現有紅茶加工機械結構及工藝設計存在問題，且不能適合具有茶葉葉片厚等特特點的北方紅茶加工機械的需求，借鑒國內外現有紅茶加工機械的研究成果，結合項目單位生產茶葉機械的經驗、技術和北方紅茶加工機械的技術要求，設計了一款北方紅茶加工機械，并對該北方紅茶加工機械的樣機進行試制和試驗，通過對樣機試驗，驗證了方案的可行性和需要改進之處。該產品的推廣不僅給企業帶來更好的經濟效益，還具有良好的社會效益。

【關鍵詞】糧食烘干機；多級；滾筒式；連續式

北方紅茶因其優美的外觀、滋味濃厚和優異內質，在紅茶市場上越來越受到重視。由于北方茶葉葉片厚，南方紅茶生產機械實用性較差，或直接采用人工生產，這樣造成紅茶生產周期長、生產效率低、衛生條件差、人工成本高、質量不穩定等缺陷。因此，研制應用北方紅茶機械，對于促進北方茶葉成品結構，提高茶葉加工企業的效益，培植紅茶品牌，提升紅茶品質，擴大北方紅茶在國內、國際市場的市場占有率都具有積極的意義。

1 北方紅茶加工機械組成和功能

1.1 主要組成

紅茶加工設備主要包括萎凋設備、發酵設備、烘干設備、揉捻設備等。

1.1.1 新型的帶冷、熱風送裝置的萎凋設備

該設備主要包括萎凋槽面板、加熱裝置、風送裝置、導流裝置、電氣控制系統等部分組成，根據天氣狀況和鮮葉干濕程度，采用冷風或熱風，增加對流強度和輻射面積以縮短萎凋時間。

1.1.2 具備發酵、提香兩項功能的紅茶自動發酵機

該發酵機由機體、機體內的發酵輔助裝置、提香輔助裝置、CPU控制裝置、電源模塊、溫度傳感器以及濕度傳感器等部件組成，在CPU控制系統的控制下，根據預先設定好的溫度值、濕度值、時間值，自動完成發酵和提香功能，

1.1.3 熱風爐與滾筒式烘干機組合的烘干機

該機由燃煤熱風爐和滾筒式烘干機兩部分組成，燃煤熱風爐由內外4層鋼板焊接而成，煤燃燒爐膽，風機將自然風送至爐膽內加熱，經多層氣室循環后吹入烘干機滾筒內外壁之間；烘干機由外壁和滾筒，電機、傳動系統、控制系統、保溫層等組成，從熱風爐來的熱風，經滾筒上的圓孔進入滾筒內，與滾筒內的茶葉充分混合加熱，達到烘干的目的。

1.1.4 揉捻機

優化加壓裝置、傳動機構等部件，使其結構更加簡單，操作更加方便，適合紅茶揉捻的要求，使揉捻破碎率降低，葉片細胞破壞率更高，有利于發酵工序的進行。

1.2 主要功能

所研制的北方紅茶加工機是一套模塊化加工設備，可以針對扁形紅茶、條形紅茶、針形紅茶、圓形紅茶等不同形狀的紅茶，結合各類紅茶的不同加工工藝，通過調整不同的參數簡單方便的實現不同品種的紅茶配套加工。能保證北方紅茶在萎凋、揉捻、發酵、烘干等重要環節質量相對穩定，顯著提高茶葉的品質。利用所研制的熱風爐與滾筒式烘干機組合烘干機，能解決紅茶烘干時間長，勞動力消耗多，破碎率較高的問題，并可保證北方紅茶的色澤和香味。該紅茶加工機械設備可以使制茶工藝易于規范化，有利于保證產品質量穩定。

2 紅茶烘干機工作原理

本機由底座、熱風爐、引風風道、引風風機、一個烘干滾筒、烘干滾筒外殼、強制排濕除塵裝置、附屬設施有滾筒支重滾輪、驅動電機、三角帶、茶葉喂入裝置、輸出裝置及電氣自動控制系統等組成。烘干滾筒桶身由帶圓孔的不銹鋼板卷制而成，滾筒外均設有外殼，使烘干滾筒與外殼之間形成一個相對的密閉空間，外殼頂部均設強制排濕除塵裝置；滾筒桶身是由帶長孔眼的不銹鋼板卷制而成，長孔縱向與滾筒軸線方向一致，桶身外，沿軸線方向均勻設計6個兜風板，兜風板的設計角度沿切線方向且與滾筒運轉方向一致，兜風板兩端加固定；烘干滾筒外殼、驅動電機及支重輪底座均安裝在底座上，烘干滾筒由支撐架、滾輪支撐固定烘干滾筒外殼上。在電機、傳動三角帶的作用下，烘干滾筒運轉，熱風爐熱風在引風機的作用下，分別引入烘干滾筒，熱風經烘干滾筒筒體圓孔進入滾筒內，待烘干的茶葉在喂入輸送裝置的作用下，進入烘干滾筒，在烘干滾筒導流板的作用下，茶葉被拋灑起來，使被烘干的茶葉與熱風充分拌合，濕氣、灰塵經保溫層頂部的排濕除塵裝置強制排出機體外，茶葉經烘干后在導流板的作用下由輸出裝置排出。

3 主要技術參數和性能指標

（1）萎凋設備：萎凋槽面積≥8㎡、耗電量≤1kw，材質為不銹鋼304，結構簡單，熱效率高，萎凋速度快，比國內同類產品生產成本低，特別是對鮮葉量不大的加工企業，具備競爭優勢，但對于大宗量鮮葉萎凋，該設備不具備競爭力。

（2）揉捻機：功率≤1.5kw、回轉轉速55轉/min、結構形式為盤式，與國內外報道的同類機型轉速明顯慢，操作更加方便靈活，適合紅茶揉捻成形作業基本不增加生產成本，具備一定的競爭優勢；

（3）紅茶自動發酵機：外形尺寸820mm× 1000mm×2200mm、功率≤2200kw/h、生產效率150kg/次，能實現一機多用，自動化程度高，適合中小型紅茶加工企業發酵和提香環節使用，屬于自主知識產權產品，優于國內外報道同類產品的性能，在市場上很有競爭力；

（4）茶葉烘干機：滾筒直徑800mm、滾筒轉速20p--60p/min、功率1.5kw、燃煤量≤5㎏/h，生產效率15㎏/h，熱效率高，節省能源方面及節省人工方面優于國內外同類產品，但對于較大產量的烘干顯得生產能力不足。

4 樣機試制

4.1 樣機外觀圖

樣機外觀如圖1所示，其中圖a 揉捻機，圖b為熱風爐與滾筒式組合烘干機。

（a）揉捻機 （b）熱風爐與滾筒式烘干機組合烘干機

4.2 樣機試驗

項目組依據項目合同書產品設計要求及有關標準，就小麥進行了萎凋、揉捻、發酵、烘干試驗測試。

分別進行材質試驗、動平衡試驗和部件或結構使用可靠性試驗。材質試驗在采購環節由原材料供應商根據國家有關標準出具質量檢驗報告，或者由原材料生產廠家提供的產品合格證明文件，本產品屬于非標產品，進廠材質檢驗在原材料隨帶合格證明文件的前提下忽略。動平衡試驗在動平衡試驗臺上進行，根據試驗效果，在相應位置及時增減材料，能達到整個滾筒相對平衡。各項性能指標基本符合設計要求，并對其進行了進一步改進。

5 結束語

按照臨沂市自主創新重大專項申報（合同）書深入開展各項研究，一款適合北方紅茶加工的機械設備已研制成功，各項參數、性能指標等符合申報書的要求，本產品具有廣闊的發展空間和市場前景。在以后的生產中需要對自動化程度較低，溫度和適度的控制參數精度不高等存在問題加以改進，對溫度等參數實現智能控制，提高紅茶加工質量和效率。

【參考文獻】

[1]權啟愛.我國紅茶加工機械的研制與發展[J].中國茶葉，2012（3）：8-10.

[2]韓余，肖宏儒，秦廣明，等.紅茶加工工藝及機械設備研究進展[J].中國農機化學報，2013，34（2）：20-24.

[責任編輯：朱麗娜]