茶叶揉捻机自动加压装置应用研究

　　摘要传统茶叶揉捻机人工转动手摇转轮加压方式会因为操作不熟练、操作疲劳等原因造成揉捻机成条率、细胞破损率指标不达标，影响揉捻质量，且存在一定安全隐患。通过在揉捻机揉桶加压杆上安装由同步电机、同步皮带轮及同步皮带组成的自动加压装置，不仅可以避免人工手摇转轮加压方式的缺陷，而且还可以降低劳动强度、增加工作安全性、提高工作效率，为实现茶叶生产自动化流水作业创造条件。
　　关键词揉捻机；手摇转轮；自动加压；成条率；细胞破损率
　　中图分类号S226.9文献标识码A文章编号0517-6611（2015）06-360-02
　　基金项目桂林市科技开发项目“高效节能智能化茶叶揉捻机关键技术研究”（20120404-3）；“乌龙茶良种引进与加工技术研究”（20120113-17）。
　　作者简介刘晓东（1974- ），男，福建福州人，高级农艺师，从事茶叶加工与生物化学研究。
　　收稿日期20150113茶叶是当今世界三大饮料之一，主要包括绿茶、红茶、乌龙茶、黑茶、白茶、黄茶等六大茶类。揉捻是茶叶初制中的一个重要工序，除了白茶类和绿、黄茶中有些不需要揉捻外，一般在制茶过程中都有揉捻工序。揉捻是运用搓揉的方法破坏茶叶的组织细胞、挤出茶汁、使叶片成条的茶叶初制工序[1]。通过揉捻，茶叶细胞组织部分破坏，内含成分适当转化与合成，使成品茶滋味更为醇和，香气更持久，冲泡浸出更均匀，外形更整齐[2]。因此，揉捻是茶叶品质特色形成的关键，在茶叶加工中具有重要作用。而揉捻对质量影响最大的是茶叶揉捻后成条程度和细胞破损程度。
　　我国茶叶生产上常用的揉捻机主要是盘式揉捻机，由揉盘与机架、揉桶与加压装置、传动机构等组成。揉桶是装载揉捻叶的容器，它固定于揉桶框架上，由曲臂带动运转（方向、速度固定）。揉捻机在作业时，揉桶内装满杀青叶，在电动机和传动机构的带动下，由揉桶、揉桶盖和揉盘组成的揉捻腔在揉盘上作水平回转运动；揉桶内的加工叶由于受到揉桶盖压力、揉盘反作用力、棱骨揉搓力及揉桶侧压力等作用，被逐渐揉捻成条，并使部分叶细胞破碎而使茶汁外溢，达到揉捻的目的[3-4]。在揉捻机转速不变的条件下，压力是增大摩擦力使叶子卷曲成条的主要因素[5]。揉捻加压大小与调节会直接影响茶叶成条程度和细胞破损程度，因此根据不同时段的揉捻情况，需要调节揉捻的压力。而目前茶叶揉捻加压过程多为人工操作，根据不同揉捻时段的揉捻叶状态，在揉捻机揉桶旋转状态
　　下转动手摇转轮压力装置进行加压或减压，操作人员劳动强度大、且存在一定安全隐患，工作效率低。针对揉捻人工加压的问题，笔者进行了揉捻机自动加压装置的研究，并与人工揉捻加压进行了对比试验。
　　1揉捻机自动加压装置设计与结构
　　1.1设计方案在揉桶加压杆上安装同步电机、同步皮带轮及同步皮带， 同步电机通过同步皮带与同步皮带轮进行连接，与加压杆成为一个整体，控制同步电机的正反转可实现对茶叶的加压或减压，从而代替人工操作。
　　1.2主要结构该揉捻机自动加压装置是在盘式茶叶揉捻机的基础上安装而成，自动加压装置安装在揉捻加压杆上成为一个整体，由同步电机1、同步皮带2、同步皮带轮3组成。其中同步电机1用支架固定在加压杆4 上，同步皮带轮3 安装在加压杆4上代替原有的手摇转轮（图1）。
　　注：1—同步电机；2—同步皮带；3—同步皮带轮；4—揉桶加压杆装置。
　　图1揉捻机自动加压装置结构示意图1.3使用方法揉捻机工作时，当茶叶需要加压或减压时，控制同步电机的正反转可实现对揉捻叶加压或减压，从而实现揉捻机的自动加压或减压，代替人工手摇转轮进行加压或减压。
　　2揉捻机自动加压装置与人工手摇转轮加压的对比试验
　　2.1试验地点南宁市创宇茶叶机械有限公司武鸣茶机生产基地。
　　2.2试验鲜叶供试鲜叶为相同品种、相同嫩度的鲜叶，采用滚筒热风杀青机进行杀青处理后供试。
　　2.3试验设备安装了自动加压装置的揉捻机与传统人工手摇转轮加压的揉捻机同为南宁创宇茶机厂生产的45机型。
　　2.4 试验处理及方法将杀青叶分成4组进行揉捻对比试验，由一名有经验的技术人员根据不同揉捻时段的揉捻叶状态发号揉捻加压、减压口令，4组处理的操作人员在相同的规定时间内，听从口令统一进行揉捻加、减压操作。处理1由一名不熟练工进行人工手摇转轮揉捻加、减压作业；处理2由一名不熟练工利用自动加压装置进行揉捻加、减压作业；处理3由一名熟练工进行人工手摇转轮揉捻加、减压作业；处理4由一名熟练工利用自动加压装置进行揉捻加、减压作业。将上述4组处理进行10次重复试验，然后对10次的4组处理揉捻叶样品测定其成条率和细胞破损率，按《JBT 9814-2007 茶叶揉捻机》行业标准中揉捻机加工绿茶时的作业性能指标，对比不同处理后茶叶的揉捻质量。
　　揉捻成条率测定方法：取揉捻叶样50 g，剔除老梗老叶、杂质，分出未成条叶（包括扁条、扁片）、碎茶和成条叶3种，分别称重，按《JBT 9814-2007 茶叶揉捻机》行业标准的成条率计算公式，计算成条率。
　　细胞破损率测定方法：取揉捻叶样5 g，放入10%的重铬酸钾溶液中，浸泡5 min后用清水冲洗，随机取出20片，将其摊平，用方格计数法统计染色面积，按《JBT 9814-2007 茶叶揉捻机》行业标准的细胞破损率计算公式，计算细胞破损率。
　　2.5试验结果与分析
　　2.5.1试验结果。对4组处理的揉捻叶样品按《JBT 9814-2007 茶叶揉捻机》行业标准计算成条率、细胞破损率，10次的4组处理揉捻叶样品成条率、细胞破损率结果分别见表1和2。
　　表110次4组处理揉捻叶样品成条率结果%
　　处理试验次数12345678910处理175.380.572.581.589.485.376.672.880.671.8处理290.289.688.690.588.791.186.889.288.990.6处理389.390.488.288.790.589.680.886.789.488.3处理491.690.487.289.289.890.588.790.290.588.5

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