本发明涉及桑茶粉的生产加工技术领域，具体涉及一种低温真空制备桑茶粉的设备及制备方法。
背景技术：
我国有着悠久的茶文化，茶作为一种无酒精的健康的饮品，被越来越多的人所喜爱。桑芽茶作为一种新兴的茶叶品类，随着市场认可度的提高，桑芽茶的成品表现形式也越来越丰富和多样，主要包括整叶以及粉剂形态。不管是整叶形态还是粉剂形态，新鲜桑芽、桑叶都必须经过干燥去水分这一道尤为关键点的工艺。桑芽干燥的好坏直接影响到桑芽茶的品质，现有桑芽、桑叶干燥方式通常是采用铁锅进行人工手动或机器自动炒干等热力手段。铁锅炒制不易控制温度，炒制过程中容易出现受热不均匀，或者温度过大导致茶叶中的有效成分丢失，在氧气的作用下容易造成桑芽品质的降低。目前的桑叶在食品加工领域通常以开水泡汤饮用为主，即按照传统的茶叶加工工艺对桑叶进行杀青或者发酵，生产桑叶茶。作为桑茶产品的另外一种除开水泡汤饮用之外的产品形式，桑茶粉的食用方法更加灵活多样化，活性成分更易被吸收，因此，如何加工桑茶粉是提高桑叶产业升级亟待解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种低温真空制备桑茶粉的设备及制备方法。
本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是：
一种低温真空制备桑茶粉的设备，包括低温真空烘干装置和至少一台粉碎装置，所述低温真空烘干装置包括一烘干筒，所述烘干筒的前端设有可开启的前盖，后端固定有后盖，其中，所述烘干筒包括设置在外层的外保温筒体以及嵌套在所述外保温筒体内的内导热筒体，所述内导热筒体与所述外保温筒体之间设有用于存储导热油的油腔，所述油腔中设有电加热棒，所述烘干筒上设有连通所述内导热筒体的烘腔的抽真空管和制冷管，以及连通所述油腔的进油管，所述内导热筒体的前后筒沿分别与所述外保温筒体的前后端的内壁密封固定连接，使所述油腔构成一密封环境，所述内导热筒体的所述烘腔内设有用于摊铺桑芽的摊铺机构，以及位于所述摊铺机构的下方用于接受所述摊铺机构倾倒的烘制好的桑芽的桑芽收集机构，所述粉碎装置设置在所述前盖的一侧，在所述前盖与所述粉碎装置两者之间设有操作工位。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述粉碎装置包括机箱，所述机箱的上部设有锥形进料斗，所述锥形进料斗底部的下料口内设有碎料刀组，所述机箱的内部在所述锥形进料斗底部的下料口的下方设有石磨，所述机箱的底部在正对所述石磨的下方设有可抽出的储粉盒，所述碎料刀组和所述石磨连接有传动机构。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述石磨包括下磨盘以及与所述下磨盘转动配合的上磨盘，所述下磨盘的外圆周壁与所述机箱的内壁之间连接有固定杆，所述传动机构包括固定在所述机箱上部的传动电机，所述传动电机的电机轴连接有主传动轴，所述主传动轴的下端套设有主传动皮带，所述主传动皮带的另一端套设在所述上磨盘的外圆周壁上，所述主传动轴的上端套设有副传动皮带，所述碎料刀组固定在一副传动轴上，所述副传动轴的上端通过所述机箱上的固定架固定，所述副传动皮带的另一端套设在所述副传动轴上。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述摊铺机构包括两组相对的网格板和倾转轴，所述倾转轴可转动地固定在所述内导热筒体的筒内壁上，相应组的所述网格板的外侧板沿固定在相应组的所述倾转轴上，所述倾转轴上连接有用于控制所述倾转轴转动一倾转角度的倾转驱动组件。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述倾转驱动组件包括固定在所述后盖上的伺服电机，所述倾转轴在靠近所述后盖的一端轴体上固定有减速齿轮，所述伺服电机的电机轴上固定有与所述减速齿轮啮合的主动齿轮。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述倾转轴的两端轴体上均套设有轴承，所述倾转轴的两端轴体上的轴承分别固定在所述外保温筒体的前后两端筒内壁上。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述桑芽收集机构包括一对固定在所述内导热筒体的筒内壁上的导轨以及设在所述导轨上的托板，所述托板的下表面的四角处设有与所述导轨滑动配合的滚轮。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，在沿所述烘干筒的筒身长度方向上，所述托板的长度大于所述网格板的长度。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述进油管上设有进油阀，所述进油管设在所述烘干筒的顶部。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述进油管上设有进油阀，所述进油管设在所述烘干筒的顶部，所述烘干筒的底部设有连通所述油腔的出油管，所述出油管上设有出油阀，所述制冷管上设有进气阀。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述电加热棒的个数为6个，均匀分布在所述油腔中。
优选地，在上述的低温真空制备桑茶粉的设备中，所述内导热筒体为铜制金属的内导热筒体。
一种低温真空制备桑茶粉的制备方法，根据上述的低温真空制备桑茶粉的设备实现，其包括如下步骤：
s101、桑芽清洗，取春蚕期的桑树枝条上开有3～4片芽叶的新芽为原料，采用先喷淋后浸泡的方式进行清洗，脱除新芽表面污渍；
s102、摊铺，将清洗后的桑芽沥水，并用风机除去桑芽表面的水分，然后置于所述烘腔中处于干燥脱水工位的所述摊铺机构上摊匀铺平；
s103、冻结，通过连接所述制冷管的干冰制冷机向所述烘腔中快速灌入温度为-30℃～-40℃的二氧化碳气体,冻结时间为30min；
s104、脱水干燥，关闭所述制冷管，打开所述抽真空管，通过连接所述抽真空管的真空泵对所述烘腔抽真空，使所述烘腔的真空度为8～9pa，真空状态保持12h，使冻结的桑芽中的水分所形成的冰晶产生升华脱水，然后加热所述油腔中的导热油，使导热油的温度保持在40～50°，使所述烘腔中形成热气氛，对脱水后的桑芽进行热气氛烘制，烘制时间为3～5h；
s105、卸料，关停所述电加热棒，停止导热油的加热，同时切断连接所述抽真空管的真空泵，并经所述制冷管向所述烘腔注入温度为5℃～8℃的二氧化碳气体，使所述烘腔、所述摊铺机构、所述桑芽收集机构和所述摊铺机构上脱水干燥的桑芽冷却，在所述烘腔内的压强恢复至大气压强时，打开所述前盖，驱动所述摊铺机构将脱水干燥的桑芽倾倒入所述桑芽收集机构，并由人工转出至所述前盖与所述粉碎装置两者之间的操作工位处；
s106、粉碎，将转出的脱水干燥后的桑芽转至所述粉碎装置中进行粉碎；
s107、包装消毒，将粉碎后的桑芽粉按装袋标准装入定量的桑芽粉，封装后消毒；
s108、入库，将包装消毒后的桑芽粉存入冷藏库中存储。
本发明的有益效果为：本发明的低温真空制备桑茶粉的设备通过烘腔的低温真空气氛对新鲜桑芽进行快速冷冻、真空升华脱水干燥以及热气氛的二次烘烤，桑芽中的水分脱除彻底，脱水率可达95%以上。通过真空升华桑芽中冻结的冰晶水分，可有效避免桑芽中有效活性成分的损耗丢失，二次烘烤时，热气氛对平摊在摊铺机构上的桑芽可以实现均匀烘制。同时，摊铺机构可一次摊铺大面积的新鲜桑芽，烘干效率高。设在摊铺机构下方的桑芽收集机构可在桑芽烘制好后批量承接自摊铺机构倾转倒下的烘干桑芽，方便一次性转运转移。烘制好的桑芽可通过粉碎装置进行分级的自动粉碎，粉碎效率高，制得的桑茶粉品相佳，制得的桑茶粉使得桑芽中的活性物质更易被人体吸收。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的横截面结构示意图；
图3为本发明的纵剖面结构示意图；
图4为本发明所述摊铺机构的立体结构示意图；
图5为本发明所述倾转驱动组件的立体结构示意图；
图6为本发明的摊铺机构在倾倒烘干桑芽的示意图；
图7为本发明的粉碎装置的结构示意图；
图8为本发明的下磨盘的结构示意图；
图9为本发明的制备方法的工艺流程图。
图中：1-烘干筒、2-前盖、3-粉碎装置、4-脚柱、5-进油管、6-出油管、7-摊铺机构、8-桑芽收集机构、9-电加热棒、11-外保温筒体、12-内导热筒体、13-油腔、14-抽真空管、15-进气管、21-后盖、31-机箱、32-锥形进料斗、33-碎料刀组、34-石磨、35-传动电机、36-固定杆、37-储粉盒、51-进油阀、61-出油阀、71-倾转轴、72-网格板、73-轴承、74-倾转驱动组件、75-转动间距、81-导轨、82-托板、83-滚轮、121-烘腔、151-进气阀、331-副传动轴、332-固定架、333-副传动皮带、341-上磨盘、342-下磨盘、343-主传动皮带、351-主传动轴、741-伺服电机、742-主动齿轮、743-减速齿轮。
具体实施方式
为使对本发明作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1至图3所示，本发明实施例提出的一种低温真空制备桑茶粉的设备，其包括低温真空烘干装置和至少一台粉碎装置3，该低温真空烘干装置包括一烘干筒1，该烘干筒1的前端设有可开启的前盖2，后端固定有后盖21。前盖2通过枢轴铰接在烘干筒1上，与烘干筒1通过嵌在前盖2内侧盖缘的橡胶密封圈密封连接。后盖21固定一体设在烘干筒1上，后盖21与烘干筒1之间设有橡胶密封圈。在本发明的优选实施例中，烘干筒1的横截面为圆形，在其他实施例中，烘干筒1的横截面还可以为其他形状。其中，作为本发明的一种改进，烘干筒1包括设置在外层的外保温筒体11以及嵌套在该外保温筒体11内的内导热筒体12。如图2所示，内导热筒体12的烘腔121内设有用于摊铺桑芽的摊铺机构7，以及位于该摊铺机构7下方的桑芽收集机构8。摊铺机构7用于承托平铺新鲜的桑芽，使桑芽在烘腔121中均匀摊开，并对干燥除水后的桑芽进行卸载。桑芽收集机构8用于接收其上方的摊铺机构7倾倒的桑芽，并经人工转出。
烘干筒1上设有连通该内导热筒体12的烘腔121的抽真空管14和制冷管15，以及连通油腔13的进油管5。制冷管15用于连接干冰制冷机，通过低温的二氧化碳对烘腔121中的新鲜桑芽进行速冻，使其中的水分被冻结。抽真空管14用于连接真空泵，真空泵采用zj系列罗茨真空泵，通过真空泵对密封后的烘腔121进行抽真空，使得速冻后的桑芽中结冰的水分被快速升华脱水。内导热筒体12与外保温筒体11之间设有用于存储导热油的油腔13，该油腔13中设有电加热棒9，经电加热棒9对油腔13中的导热油进行加热，加热至40～50°即可。油腔13中的导热油在温度升至40～50°后将热量传导在内导热筒体12的筒身上，然后通过内导热筒体12的筒身将热量通过空气传递到内导热筒体12的烘腔121中。
进油管5用于连接泵油机，导热油通过进油管5灌满油腔13并被电加热棒9加热，从而对烘腔121中脱水的桑芽进行再次烘干。如图3所示，内导热筒体12的前后筒沿分别与外保温筒体11的前后端的内壁密封固定连接，使油腔13构成一密封环境。如图1所示，粉碎装置3设置在前盖2的一侧，在前盖2与粉碎装置3两者之间设有操作工位（图中未标示），该操作工位为“l”形，其中，低温真空烘干装置位于“l”形操作工位的纵向方向的工位上，粉碎装置3位于“l”形操作工位的横向方向的工位上。当铺设在摊铺机构7上的新鲜桑芽被冻干并烘制好后，该摊铺机构7将被烘制好的桑芽倒入下方的桑芽收集机构8，然后通过桑芽收集机构8将冻干烘制好的桑芽经人工转移至粉碎装置3进行粉碎。
具体的，在本发明的优选实施例中，如图7所示，该粉碎装置3包括机箱31，该机箱31的上部设有锥形进料斗32，锥形进料斗32底部的下料口内设有碎料刀组33，碎料刀组33包括若干直径不同的切割刀片，上下切割刀片之间设有0.5～1cm的间隔距离。机箱33的内部在对应锥形进料斗32底部的下料口的下方设有石磨34，机箱33的底部在正对石磨34的下方设有可抽出的储粉盒37，经过碎料刀组33和石磨34切割和磨碎形成的桑芽粉落入下方的储粉盒37。为了提高粉碎效率，碎料刀组33和石磨34连接有传动机构，通过传动机构带动碎料刀组33和石磨34对干燥除水后的桑芽进行粉碎。进一步地，石磨34包括下磨盘342以及与下磨盘342转动配合的上磨盘341，下磨盘342与上磨盘341之间同轴连接，相对面之间设有辐射型的分区平行线型齿槽，两盘齿槽相同，通过齿槽进行研磨。上磨盘341在其中心位置处设有贯通该上磨盘341的喂料口（图中未示出），喂料口对应锥形进料斗32底部的下料口，通过上磨盘341绕轴转动，对喂入上磨盘341和下磨盘342的初级碎桑芽进行二次研磨碎料。如图8所示，下磨盘342的外圆周壁与机箱33的内壁之间连接有固定杆36，固定杆36为四个，成十字形固定在下磨盘342的外圆周壁。传动机构包括固定在机箱31上部的传动电机35，该传动电机35的电机轴连接有主传动轴351，主传动轴351上套设有多个轴承（图中未标示）。主传动轴351的下端套设有主传动皮带343，主传动皮带343的另一端套设在上磨盘341的外圆周壁上，通过主传动皮带343带动上磨盘341转动。主传动轴351的上端套设有副传动皮带333，碎料刀组33固定在一副传动轴331上，该副传动轴331的上端通过机箱31上的固定架332固定，副传动皮带333的另一端套设在副传动轴331上。在传动电机35启动时，主传动轴351同步带动副传动轴331和上磨盘341转动，使得碎料刀组33和石磨34同步进行碎料工作。
具体的，在本发明的优选实施例中，该摊铺机构7包括两组相对的网格板72和倾转轴71，倾转轴71可转动地固定在内导热筒体12的筒内壁上。具体的，该倾转轴71的两端轴体上均套设有轴承73，倾转轴71的两端轴体上的轴承73分别固定在外保温筒体11的前后两端筒内壁上。相应组的网格板72的外侧板沿固定在相应组的倾转轴71上，两倾转轴71上分别连接有用于控制该两组倾转轴71转动一倾转角度的倾转驱动组件74。在桑芽处于速冻、真空干燥脱水以及烘制状态时，倾转驱动组件74不驱动倾转轴71转动，使倾转轴71保持在干燥脱水工位，即两相对的网格板72处于水平位置，位于同一水平面上，即如图2和图4中的网格板72所示。进一步地，如图4所示，在两相对的网格板72处于水平位置时，两相对的网格板72的相对内侧板沿之间设有转动间距75，该转动间距75的间距大小为3～５mm，该转动间距75使得两网格板72在转动时不会造成相互碰撞，同时，3～５mm的间距也避免了桑芽从该处漏出。在倾转轴71保持在干燥脱水工位时，桑芽摊铺在水平状态的网格板72上，如图2和图4中所示，首先，进入烘腔121中的低温二氧化碳气体对铺设在水平状态的网格板72上的桑芽进行快速冷冻；在冷冻一段时间，经过抽真空后，冷冻的桑芽中的水分被升华；升华一段时间后，经进油管5进入油腔13的导热油被加热至40～50°，对脱水后的桑芽进行热气氛烘制，烘制完后，通过倾转驱动组件74控制倾转轴71转动一个角度，使倾转轴71保持在倾倒工位，此时网格板72呈向下的倾斜角度。如图6所示，左侧的倾转轴71带动左侧的网格板72绕该左侧的倾转轴71顺时针转动一个角度，右侧的倾转轴71带动右侧的网格板72绕该右侧的倾转轴71逆时针转动一个角度，两个网格板72上烘制好的桑芽落入到下方的桑芽收集机构8上。在本发明的优选实施例中，该转动的角度为45～60°，优选设置为60°。
具体的，在本发明的优选实施例中，如图5所示，倾转驱动组件74包括固定在后盖3上的伺服电机741，倾转轴71在靠近后盖3的一端轴体上固定有减速齿轮743，伺服电机741的电机轴上固定有与减速齿轮743啮合的主动齿轮742。当需要对网格板72上烘制好的桑芽进行倾倒时，伺服电机741在预设的控制指令下转动一个角位移，带动网格板72转动相应的角度，如图6中所示。在桑芽倾倒完毕后，伺服电机741回转一个角位移，使倾转轴71回至起始的烘制工位。进一步地，桑芽收集机构8包括一对固定在内导热筒体12的筒内壁上的导轨81以及设在导轨81上的托板82，导轨81为一横截面呈“l”型的角钢，其外侧焊接在内导热筒体12的筒内壁上。托板82的下表面的四角处设有与该导轨81滑动配合的滚轮83，托板82的板面为金属铁皮板，托板框架为金属框架，滚轮83为不锈钢滚轮。
进一步地，为防止倾倒时，桑芽漏出在托板82之外，在沿烘干筒1的筒身长度方向上，该托板82的长度大于网格板72的长度。为方便加注和控制导热油的灌入量，进油管5上设有进油阀51，进油管5设在烘干筒1的顶部。为方便更换导热油，烘干筒1的底部设有连通油腔13的出油管6，该出油管6上设有出油阀61，制冷管15上设有进气阀151。为了对导热油进行均匀加热，使得烘腔121中的空气温度更均匀，电加热棒9的个数为6个，其均匀分布在油腔13中。油腔13中设有温度感应器，通过温度感应器可以获知导热油的温度，从而调整电加热棒9的功率和加热时间。为了更好地将油腔13中导热油的热量传导出来，内导热筒体12采用铜制金属制成，铜材质的内导热筒体12导热性能好，导热迅速。
进一步地，本发明还提出了一种低温真空制备桑茶粉的制备方法，该制备方法基于上述的低温真空制备桑茶粉的设备实现，其工艺包括如下步骤：
s101、桑芽清洗，取春蚕期的桑树枝条上开有3～4片芽叶的新芽为原料，采用先喷淋后浸泡的方式进行清洗，脱除新芽表面的污渍。喷淋清洗时，桑芽表面的固结污渍或其他脏污组织成分可被喷淋水强力冲掉，然后在浸泡时被洗去。
s102、摊铺，将清洗后的桑芽沥水，并用风机除去桑芽表面的水分，然后置于所述烘腔121中处于干燥脱水工位的摊铺机构7上摊匀铺平，干燥脱水工位即两相对的网格板72处于水平位置，位于同一水平面上，即如图2和图4中的网格板72所示。
s103、冻结，通过连接制冷管15的干冰制冷机向烘腔121中快速灌入温度为-30℃～-40℃的二氧化碳气体,冻结时间为30min，使得桑芽中的水分快速冻结成冰晶。
s104、脱水干燥，关闭制冷管15，打开抽真空管14，通过连接抽真空管14的真空泵对烘腔121抽真空，真空泵采用zj系列罗茨真空泵。通过抽真空使得烘腔121的真空度为8～9pa，真空状态保持12h，使冻结的桑芽中的水分所形成的冰晶产生升华脱水。然后加热油腔13中的导热油，使导热油的温度保持在40～50°，使烘腔121中形成热气氛，对脱水后的桑芽进行热气氛烘制，烘制时间为3～5h。
s105、卸料，关停电加热棒9，停止对导热油的加热，同时切断连接抽真空管14的真空泵，并经制冷管15向烘腔121注入温度为5℃～8℃的二氧化碳气体，使烘腔121、摊铺机构7、桑芽收集机构8和摊铺机构7上脱水干燥的桑芽冷却。在烘腔121内的压强恢复至大气压强时，打开前盖2，驱动摊铺机构7将脱水干燥的桑芽倾倒入桑芽收集机构8，并由人工转出至前盖2与粉碎装置3两者之间的操作工位处待用。
s106、粉碎，将转出的脱水干燥后的桑芽转至粉碎装置3中进行粉碎；
s107、包装消毒，将粉碎后的桑芽粉按装袋标准装入定量的桑芽粉，封装后消毒；
s108、入库，将包装消毒后的桑芽粉存入冷藏库中存储。
连接在制冷管15上的干冰制冷机设有调节二氧化碳气体温度的调节装置，在s103的冻结工序中，需要二氧化碳气体的温度为-30℃～-40℃，在s105的卸料工序中，需要二氧化碳气体的温度为5℃～8℃，该温度的不同由干冰制冷机上的调节装置来调节，可以是电加热或热风混合的方式来进行。
综上所述，本发明的低温真空制备桑茶粉的设备通过烘腔的低温真空气氛对新鲜桑芽进行快速冷冻、真空升华脱水干燥以及热气氛的二次烘烤，桑芽中的水分脱除彻底，脱水率可达95%以上。通过真空升华桑芽中冻结的冰晶水分，可有效避免桑芽中有效活性成分的损耗丢失，二次烘烤时，热气氛对平摊在摊铺机构上的桑芽可以实现均匀烘制。同时，摊铺机构可一次摊铺大面积的新鲜桑芽，烘干效率高。设在摊铺机构下方的桑芽收集机构可在桑芽烘制好后批量承接自摊铺机构倾转倒下的烘干桑芽，方便一次性转运转移。烘制好的桑芽可通过粉碎装置进行分级的自动粉碎，粉碎效率高，制得的桑茶粉品相佳，制得的桑茶粉使得桑芽中的活性物质更易被人体吸收。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。