一种适用于金花散茶的加工装置及方法与流程

本发明涉及茶叶加工设备相关技术领域，具体的说，是涉及一种适用于金花散茶的加工装置及方法。

背景技术：

发花是茯砖茶加工过程中的关键工艺，其实质是通过控制一定的外界条件，促使微生物中的优势菌—冠突散囊菌(Eurotium cristatum)的生长繁殖，产生金黄色的闭囊壳，俗称“金花”。冠突散囊菌在生长繁殖的过程中，分泌胞外酶，如纤维素酶、多酚氧化酶、果胶酶、蛋白酶等，并借助其体内的物质代谢实现茶叶色、香、味品质成分的转化，形成特有的品质风味。

金花散茶是基于茯砖茶加工工艺开发的一种新型黑茶，是以天尖茶或其它散茶为原料，通过发花培养—冠突散囊菌而来。影响茶叶中微生物生长的因素很多，包括茶叶含水量、温度、空气湿度和通气量，都是其生长发育的必备条件。其中，通气量是决定微生物生长的一个重要因素。传统的制茶工艺是通过控制茶体密度来调节微生物所需的氧气量，茶叶在松散的状态下氧气含量充足，利于杂菌(例如黑曲霉和青霉)等强好氧微生物的生长，杂菌与金花的生长存在此消彼长的关系，从而影响金花的生长，这也是金花在紧压茶(如茯砖茶)中生产良好而在散茶中一直较难发花的原因，导致目前市场上金花散茶的销售未形成规模。

目前，金花散茶的制备均是采用一些简单或传统的发花容器，不利于控制良好的条件，无法实现自动化规模化生产。例如，中国专利CN102640814B提供了一种不接种制作金花散茶的方法，所用的发花容器为聚丙烯培养袋，为装袋培养。中国专利CN101491281B提供了一种金花散茶的加工方法，所用的发花容器为竹蔑编制的茶盘或茶篓，使用时需用消毒液(如酒精)消毒，此两种技术均是通过控制适宜的条件制备金花散茶，但不能自动控制湿度、温度、氧气量，操作起来费时费力，生产效率低。

另有中国专利CN103283881A提供了一种金花白茶的固体发酵工艺，所用发酵罐可以控温控湿，并且严格要求无菌，事实为在现实生产中很难将茶叶彻底灭菌，否则茶叶色香味在高温高压下受到破坏，影响茶叶口感。此种类似简单的控温控湿发酵罐很难使散茶发花，生产中容易染杂菌，造成损失。

综上所述，金花散茶的发花至今仍有技术难题，未实现规模化生产，一旦条件控制不当，将滋生大量黑曲霉、青霉等，对生产造成损失。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于金花散茶的加工装置。本装置通过设计全新的结构，能够控制金花所需的含水量、温度、空气湿度、通气量，以实现金花散茶的自动化规模化生产。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于金花散茶的加工装置，包括：

安装在机架上的固态发酵罐，固态发酵罐由动力机构带动进行转动；

固态发酵罐顶部为进出料口，下部具有下封头，下封头与茶叶联动推进装置连接，固态发酵罐内部设置有用于茶叶联动推进装置限位的挡块；

所述固态发酵罐通过进气管与雾化罐的一侧连通，雾化罐的另一侧分别与空气管路和蒸汽管路相连通，进气管上套接有排气管；

所述固体发酵罐的一侧还设置有混合罐，混合罐与混合罐出料管的一侧连通，混合罐出料管的另一侧分别与进气管和空气管道连通。

优选的，所述固态发酵罐上安装有夹套。

优选的，所述固态发酵罐的上部和下部均为锥型结构，罐体上安装有温度表和压力表，用于监测罐体内的温度和压力。

优选的，所述的茶叶联动推进装置包括减速电机，减速电机通过传动轴传动给蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构带动竖直设置的传动螺杆转动，传动螺杆带动压缩圆台拉伸或缩合。当压缩圆台接触到挡块时，被挡块限位，其压缩的最大位置为挡块处，可根据装料量及压缩位置调整茶叶松紧度，从而使茶叶正常发花。

优选的，所述压缩圆台至少为两级；

除最高级圆台外的任一级圆台的外侧均与伸缩杆的一端铰接，伸缩杆的另一端与最高级圆台铰接；

相邻的圆台套接；

最低级圆台与传动螺杆形成螺纹配合；

最低级圆台内具有用于压缩茶叶的平面部。

优选的，所述动力机构包括驱动电机，驱动电机通过皮带带动蜗轮减速机，蜗轮减速机通过皮带带动连接在固态发酵罐侧端的轴使罐体旋转。

优选的，所述进气管位于固体发酵罐内部的端头为半球型，并开有多个小孔。

优选的，所述混合罐顶部设置有搅拌电机，搅拌电机带动位于混合罐内部的搅拌器转动。

优选的，所述空气管路上安装有空气流量计和空气过滤器；

蒸汽管路上安装有蒸汽过滤器。

优选的，所述排气管上安装有温湿度传感器，温湿度传感器将信号传递至控制模块，控制模块控制驱动电机运转。

在提供上述结构方案的同时，本发明还提供了一种利用上述装置的方法，主要包括如下步骤：

A、向固体发酵罐内投入茶叶；

B、向固体发酵罐内通蒸汽并令固体发酵罐转动，使茶叶混合均匀；

C、利用混合罐将茶汁混合均匀，使茶汁加入固体发酵罐中；

D、开启茶叶联动推进装置，使茶叶压缩；

E、当固体发酵罐内空气湿度降低时，向固体发酵罐内喷水雾加湿，并通空气，夹套保温，发花；

发花结束后，将茶叶倒出。

本发明的有益效果是：

(1)通过设置茶叶联动推进装置，模拟传统的发酵条件，摆脱自然环境温度、湿度、氧气对发花的限制，并且不要求无菌操作，使散茶自然发花，确保了批次生产的稳定性。

(2)突破了散茶不可长金花的技术障碍，并实现不同条件下冠突散囊菌数量及其它微生物种类的控制调节；实现了金花散茶制备的自动化控制，可实现大规模工业化生产。

(3)利用本装置生产的金花散茶金花茂盛、茶香浓郁，其和传统茯砖茶相比具有金花菌含量高，口感与保健功效更佳的特点。

附图说明

图1是本发明的正面结构示意图；

图2是本发明中固态发酵罐的转动原理图；

图3a是本发明中茶叶联动推进装置0°与90°的剖面结构图；

图3b是本发明中茶叶联动推进装置22.5°与112.5°的剖面结构图；

图3c是本发明中茶叶联动推进装置45°与135°的剖面结构图；

图3d是本发明中茶叶联动推进装置67.5°与157.5°的剖面结构图；

图4是本发明中单节锥形圆台结构示意图；

图5是本发明中蜗轮蜗杆机构与传动轴的配合图；

图6是本发明中传动螺杆的传动示意图；

图中：1、固态发酵罐；2、温度表；3、端口；4、挡块；5、进出料口；6、压力表；7、排气管；8、进气管；9、温湿度传感器；10、雾化罐；11；12、空气过滤器；13、蒸汽过滤器；14、蜗轮搅拌器；15、空气流量计；16、混合罐；17、混合罐出料管；18、蜗轮减速机；19、机架；20、驱动电机；21、排气管端口；22、夹套；23、下封头；24、茶叶联动推进装置；25、减速电机；26、恒温水槽；27、伸缩杆；28、传动螺杆；29、蜗轮蜗杆机构；30、传动轴；31、压缩圆台；32、圆台；33-1一级圆台，33-11、平面部；33-2、二级圆台；33-3、三级圆台；33-4、四级圆台；33-5、五级圆台；34、空气管道；35、蒸汽管道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例：如图1和图2所示，一种适用于金花散茶的加工装置，包括固态发酵罐1、雾化罐10、恒温水槽26、混合罐16，并配有发酵控制系统。

固态发酵罐1安装在机架19上，右侧面一端分别与进气管8和排气管7连通，进气管8和排气管7并行，且进气管8位于排气管7内，排气管7连接有温湿度传感器9。

所述空气管道34与雾化罐10相连，位于机架19上的恒温水槽26与固态发酵罐1内的锥体夹套22相连。固态发酵罐1为双锥型，可旋转，依靠夹套22通水后保温。

固态发酵罐1上封头为进出料口5，下封头23连接有茶叶联动推进装置24，固态发酵罐1内壁设置有4-8个挡块4，进出料口5设有密封盖；固态发酵罐1上部安装有温度表2和压力表6，用于监测固态发酵罐1内的温度和压力。

机架19上安装有动力机构，包括驱动电机20和蜗轮减速机18，驱动电机20通过皮带带动蜗轮减速机18，蜗轮减速机18通过皮带带动连接在固态发酵罐1侧端的轴使固态发酵罐1旋转。

发酵控制系统由上位计算机和下位控制单元组成，同时精确检测控制搅拌速度、固态发酵罐1内的温度和湿度值。

混合罐16为下出料设置，顶部安装有搅拌电机11，内部安装有蜗轮搅拌器14，用于搅拌茶汁，混合罐16通过混合罐出料管17分别与空气管道34和进气管8连通。空气管道34上安装有空气流量计15和空气过滤器12。空气管道34与雾化罐10连通；蒸汽管道35上安装有蒸汽过滤器13，蒸汽管道35也与空气管道34连通。

如图1、图3a-图3d和图5所示，茶叶联动推进装置24包括减速电机25、传动轴30、蜗轮蜗杆机构29、传动螺杆28、伸缩杆27和压缩圆台31。减速电机25通过传动轴30带动蜗轮蜗杆机构29转动，蜗轮蜗杆机构29带动传动螺杆28转动。

其中，压缩圆台31为多级锥形结构，除最高级圆台外的任一级圆台的外侧均与对称设置的伸缩杆27的一端铰接，伸缩杆27的另一端与最高级圆台铰接。同时，相邻的圆台32套接；最低级圆台32与传动螺杆28形成螺纹配合；最低级圆台32内具有用于压缩茶叶的平面部。

参考本实施例而言，压缩圆台31具体包括套接而成的一级圆台33-1、二级圆台33-2、三级圆台33-3、四级圆台33-4和五级圆台33-5。

一级圆台33-1通过螺纹与传动螺杆28配合，一级圆台33-1内部具有平面部33-11。

五个圆台中，每级圆台32均由不锈钢片制成，呈锥形柱状。

五个圆台中，第一级到第四级圆台32的外侧均与两个对称设置的伸缩杆27的一端铰接，伸缩杆27的另一端均与五级圆台33-5铰接。

装料时，将压缩圆台31拉伸呈锥状。茶叶汽蒸结束后，转动固态发酵罐1，使茶叶在固态发酵罐1下部，压缩圆台31在固态发酵罐1上部。此时，传动螺杆28转动，一级圆台33-1开始下降，当一级圆台33-1与伸缩杆27的连接耳接触二级圆台33-2时，一级圆台33-1和二级圆台33-2同步下移，与之类似的，直至五个圆台压缩到最大程度。此时若压缩幅度不够，则传动螺杆28继续转动，使压缩圆台31整体下移直至挡块4处，此时为固态发酵罐1内的压缩极限。

实际压缩的程度，可根据装料量及压缩位置调整茶叶松紧度，从而使茶叶正常发花。

作为另一种结构，也可以直接选择压缩圆台31为上下不开口的整体式结构，即传动螺杆28转动时，压缩圆台31直接进行上下移动，则其压缩行程为挡块4与固态发酵罐1底部之间的距离减去压缩圆台31的高度。

当然，本实施例仅仅提供的是一种五个圆台相配合的结构，作为改进，三级结构、四级结构、六级结构或更多级的结构。当圆台级别越多时，相邻圆台之间的缝隙也就越小，但不论圆台为多少级，其主体结构在于本方案中的压缩圆台相似的情况下，应当视为与本实施例的五级结构相同的简单变形，也在本方案的保护范围之内。

进气管8位于固态发酵罐1内的端口3为半球型结构，上开有小孔，空气、蒸汽、茶汁、水雾化汽共用同一进气管8(即进气管8的另一端与雾化罐10连通)，水汽排放时从小孔溢出。

排气管端口21开有小孔，排气管7上的温湿度传感器9与控制系统相连。

由锅炉管道输送蒸汽经进气管8对茶叶进行汽蒸；茶汁由混合罐16出料口打入进气管8，并调整空气流量将茶汁雾化，调整茶叶含水量；在发花的过程中雾化罐10用来调整茶叶含水量及罐内空气湿度。

具体操作时，转动固态发酵罐1，将进料口调整至设备顶部，将压缩圆台31拉伸，通过传输带将天尖茶运至固态发酵罐1内，关闭密封盖；

然后通入蒸汽短时汽蒸6-8min，汽蒸的同时转动固态发酵罐1，使茶叶混合均匀；

驱动蜗轮搅拌器14转动，将茯砖茶汁混合均匀，开启下料口阀门，并打开空气阀门，调整空气流量800L/min，旋转固态发酵罐1至进料口在下方的倒置状态，使茶汁雾化加入茶叶中，调整茶叶含水量22-30％；将多节压缩圆台31逐层缩合，将茶叶压缩至适当位置，调整空气流量200L/min，水槽保温25-28℃，当固体发酵罐内空气湿度降低时，通入自来水雾化汽，随后进入发花状态，发花7-10d，发花结束后，将茶叶从固态发酵罐1进出料口倒出，随即进入干燥程序。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。