一种新型自动化茶叶烘干装置及其工艺*

代云中 ，赵春燕 ，罗美玲 ，陈雪琴 ，祁月文 ，杨 昕 ，唐 于

（1.宜宾职业技术学院智能制造学院，四川 宜宾 644003；2.电子科技大学航空航天学院，四川 成都 611731）

0 引言

茶叶源于中国，依据采制季节可分为春茶、夏茶、秋茶、冬茶[1-3]。以各种毛茶或精制茶叶进行加工形成再加工茶，分为花茶、紧压茶、萃取茶、药用保健茶、含茶饮料等[4-6]。

茶叶在成为饮品之前需要一系列的加工过程，烘干是其中非常重要的一步。文献[7]提出了一种通过热风加热对茶叶进行烘干的装置。文献[8]提出了一种采用电磁微波加热对茶叶进行烘干的装置，与热风烘干相比，能更好地控制加热的温度，因此具有更好的烘干质量，是目前最常用的茶叶烘干方式[9]。然而上述茶叶烘干装置均是直接将茶叶送入烘干设备进行烘干，这种方式存在以下缺点：

1）茶在进入烘干设备时容易造成堆积，使得同时烘干的茶叶受热不均匀，从而导致烘干出来的茶叶品质不一[8]。

2）茶叶参差不齐、大小各异，导致在同样时间的烘干过程中，容易出现烘干质量参差不齐的情况，从而影响茶叶烘干的品质[9]。

3）烘干温度存在较大的浮动，烘干不精准，初次烘干的高温由于自行冷却，会造成一定的热能流失[10]。

4）茶叶在烘干之前需要杀菌，烘干过后需要筛分，且还需额外的设备进行杀菌，步骤较多，导致烘干成本高、效率低[11]。

为解决现有茶叶烘干装置及其工艺存在的成本高、品质和效率较低的缺陷，本文提出了一种可有效提高茶叶烘干效率和品质的新装置及其工艺。

1 烘干装置结构

本文设计了一种提高茶叶品质的茶叶烘干装置，如图1所示。茶叶烘干装置包括预烘干机构1、烘干箱3，预烘干机构1与烘干箱3之间通过上料机构2连接，烘干箱3尾端连接有出料机构4。

图1 茶叶烘干装置结构图

预烘干机构包括预烘干箱11和设置在预烘干箱11一侧的热风发生装置12，预烘干箱11上方设有上料斗13，上料斗13的下端插入预烘干箱11内，预烘干箱11内由上至下设有若干组带筛选孔的烘干台14，烘干台14的筛选孔大小由上至下依次减小，每组烘干台上方的预烘干箱11侧壁上均开设有热风入口15，热风入口15均通过进气管连通热风发生装置12。

上料斗13下端与最上方的烘干台14之间设有补水段16，补水段16内壁上均匀设有若干组雾化喷头17。上料机构2由上料箱21和与烘干台14平行设置且数量对应的传送带22组成。传送带22贯穿预烘干箱11、上料箱21和烘干箱3，传送带22的前端设置在对应烘干台14的下方。

传送带22的一侧设有用于带动烘干台14抖动的抖动机构18。烘干台14远离传送带22的一侧设有抖动机构18，而靠近传送带22的一侧设有用于带动烘干台14倾斜的倾斜机构。上料箱21内设有与传送带22数量相对应的梳理机构，梳理机构包括了与传送带22平行的伸缩气缸23。伸缩气缸23与上料箱21的内壁固定连接，且伸缩气缸23的输出轴上设置有用于梳理茶叶的梳理板24。烘干箱3内设有微波发生器31，使得茶叶受热均匀。

出料机构4包括出料箱41，出料箱41内设有与传送带22数量相对应的茶叶收集盒42。茶叶收集盒42以滑动的方式连接在出料箱41内，设置在传动带22的尾端下方。茶叶收集盒42内靠近传送带22的一侧设有茶叶收集坡43，茶叶收集坡43的坡度向下逐渐减小。

烘干箱3下方设有热气出口32，且烘干箱3一侧设有抽气泵7。预烘干箱11下方设有热气入口111。热气出口32通过热气回收管33依次连接抽气泵7和热气入口111。

传送带22上均匀设有若干组条形凸起221，条形凸起221的高度小于伸缩气缸23到传送带22之间的距离。梳理板24与条形凸起221的接触面为软性橡胶材质，相邻两组条形凸起之间形成茶叶运输区222。

2 烘干装置抖动机构特征

图1中茶叶烘干装置的抖动机构18如图2所示。抖动机构的机架181远离传送带22，传送带22的一侧设有电机182，烘干台14的四个角上设有铰接座183。其中，远离传送带22一侧的一个铰接座183上设有第一连接杆184，第一连接杆184的另一端连接有T型支杆185的C端铰接。T型支杆185的B端铰接连接第二连接杆186，第二连接杆186的另一端铰接在机架181上，T型支杆185的A端铰接连接第三连接杆187。第三连接杆187的另一端固定连接在电机182的输出轴上，其余2个铰接座183上均铰接有支撑连杆188，支撑连杆188的另一端铰接在机架181上。

图2 抖动机构结构图

抖动机构的机架181上设有多组紫外线消杀装置5，消杀的方向朝向烘干台14的上表面。预烘干机构1靠近传送带22。烘干台14上方的机架181设有用于测量茶叶数量的计量仪6，计量仪6的具体位置见图3。烘干台14的外周向上设有防止茶叶掉落的挡板141，铰接座183设置在挡板141的上方。

3 烘干装置倾斜机构特征

茶叶烘干装置的倾斜机构如图3所示。倾斜机构包括两组液压缸191，且两组液压缸191分别竖直设置在靠近传送带22一侧的机架181内。这两组机架181靠近铰接座183的侧壁上开设有条形通槽192。条形通槽192内设有适配的滑动杆193，且滑动杆193可在条形通槽192内沿条形通槽192的长度方向自由移动。此外，滑动杆193的一端垂直连接在液压缸191的输出轴端部，滑动杆193的另一端与对应的支撑连杆188的上端铰接。

图3 倾斜机构结构图

4 新型自动化茶叶烘干装置具体工艺

新型自动化茶叶烘干装置具体工艺如下：

1）将茶叶送入预烘干机构的上料斗中，茶叶经过补水段时，利用雾化喷头向茶叶嫩芽喷洒少量的水，并保证喷洒均匀，补水后的茶叶落在最上方的烘干台上。

2）启动抖动筛选装置，对茶叶进行分筛，使不同大小的茶叶落入对应的烘干台上。

3）启动紫外线消杀装置，对茶叶进行消毒杀菌。

4）启动热风发生装置，从下方通入预烘干箱内，对茶叶进行预烘干。

5）通过倾斜机构控制不同的烘干台进行倾斜，使得烘干台上的茶叶落至对应的传送带的茶叶运输区内，倾斜的同时启动抖动机构，将烘干台上的茶叶完全抖在传送带上。

6）通过计量仪检测一次倾斜的出茶叶量，当出茶叶量达到对应的茶叶运输区的设定阈值时，解除烘干台倾斜状态。

7）通过梳理机构将茶叶运输区内的茶叶梳理均匀，保证茶叶不会堆积，后将这一茶叶运输区送入烘干箱内。

8）启动微波加热器，对茶叶进行烘干，直至彻底烘干为止。

9）通过抽气泵工作，将烘干装置中的热空气抽出，送入预烘干箱内。

5 结语

1）通过预烘干机构、烘干箱、上料机构、出料机构的设置，实现了茶叶的自动化烘干，实现了茶叶筛选、消毒、烘干、收集的全部流程，大幅提高了茶叶烘干的效率。

2）通过梳理装置的设置，在茶叶进行最终烘干时，通过梳理板将茶叶进行平铺，保证茶叶运输区内的茶叶均匀分布，不会发生堆积，使得茶叶烘干时受热均匀，从而提高了茶叶的烘干质量，进一步提升了茶叶的品质。

3）通过抖动机构和倾斜机构的设置，可以对烘干台上的茶叶进行抖动筛分，使得较小的茶叶通过筛分孔落入下方的烘干台上；同时针对不同尺寸的茶叶，根据茶叶自身的烘干需求，设置对应的烘干方案，保证对不同尺寸的茶叶采用最合适的烘干温度和时长，从而提高了茶叶的烘干质量。

4）通过计量仪的设置，实现了控制各传送带上的每条茶叶运输区内茶叶的总量相同，使得每条传送带上的茶叶在进行烘干时，烘干时长和温度保持一致，从而提高了茶叶的烘干质量。