一种基于精确水分控制的茶叶加工装置设备的制作方法

本实用新型涉及茶叶加工工艺技术领域，具体为一种基于精确水分控制的茶叶加工装置设备。

背景技术：

在普洱茶的加工制作过程中，根据工艺的要求，需对鲜叶进行加工，加工时水分的控制尤为关键，例如杀青环节，渥堆发酵环节，紧压茶制作过程中的潮水环节等，目前主要是靠人工经验判断加工程度，并没有出现能够根据来料情况实时反馈调节设备保证加工后水分的均匀稳定性。

在普洱熟茶制作过程中要对茶叶原材料进行加水回湿回潮处理，以便对茶叶进行渥堆发酵等处理。毛茶一般含水量在9％～12％之间，也就是说必须增加茶叶的含水量才能进行发酵，而茶叶的加水量又必须根据茶叶的老嫩、气温、空气湿度、季节、发酵场地等不同情况来适时调整。根据茶叶原材料的不同含水率、不同等级及不同的环境条件，一般都需要加水，使其含水率达到一定的含量。到目前为止，在普洱茶的加工制作过程中均是通过人工加水渥堆发酵，给茶叶原料加水的方法全都由人工用容器泼洒、或用水管喷洒，加水量全凭经验控制。其缺点是加水量不准确，加水的均匀性较差，造成发酵等工艺质量不稳定；另外，由于捂堆发酵的茶叶堆面积较大，为了让整堆茶叶都能够回湿，浇水人员必须在茶叶堆里来回走动进行喷洒，从而影响了卫生安全。

将拣剔好的“散茶”经高温蒸压，加工成各种形状的紧压茶。在高温蒸压时对“散茶”进行潮水，潮水的量必须准确、均匀，让茶品中的水分控制在一个合理的范围内，防止茶质的改变，再进行仓储陈化。目前在制作紧压茶工艺的潮水过程中均是粗放的加水并没有达到精确的控制水分。例如杀青时，杀青质量的好坏直接影响成品茶的质量。杀青作为茶叶初制中的一道最主要工序，如何提高其质量越来越受到更多的科研、生产单位重视，保证杀青质量尤为关键，而杀青时茶叶的含水量是个关键指标，目前的杀青工艺，对茶叶的含水量控制不足，导致无法精确控制茶叶水分，使得杀青质量无法获得最佳的保障。

技术实现要素：

为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型旨在有效解决制茶过程中水分的精确控制，提供一种基于精确水分控制的茶叶加工装置设备。具体的，本实用新型是这样实现的：

一种基于精确水分控制的茶叶加工装置设备，包括恒定流量送料装置、加工装置、水分检测控制装置，其中：恒定流量送料装置通过输送装置连接于加工装置之前，水分检测控制装置包括至少两组水分检测仪和总控制器，一组水分检测仪安装于加工装置的进料口处，另一组水分检测仪安装在加工装置的出料口处，两组水分检测仪和加工装置均连接至总控制器。恒定流量送料装置，用于调整或控制物料的投料量且保持流量稳定；加工装置，与恒定流量送料装置连接，能调整并保持加工工艺条件参数；用于对物料加工；水分检测控制装置，用于实时获取加工前后进料、出料时的物料含水率，并基于实时含水率的数值控制加工装置作出相应的动态稳定调整，使得加工后的物料含水率保持在稳定值内。总控制器能调节加工装置的加工运作参数。

进一步的，所述加工装置为杀青装置、渥堆发酵前加水装置、紧压茶制作中的潮水装置中的一种或多种。

进一步的，所述恒定流量送料装置包括：物料暂存及提升装置、计量装置、动态电子秤、输送机构，计量装置连接物料暂存及提升装置并位于其出料口处，动态电子秤位于出料口的下方，其另一端连接至输送机构，输送机构连接至加工装置的进口，物料暂存及提升装置、计量装置、动态电子秤、输送机构均连接至总控制器。

进一步的，所述加工装置为渥堆发酵前的加水装置时，其加水装置为可调的加、喷水装置并连接至总控制器。

进一步的，所述加工装置为紧压茶制作中的潮水装置时，其潮水装置为潮水量可调的加湿装置并连接至总控制器。

本实用新型的工作原理介绍：以杀青环节为例介绍本实用新型的原理：恒定流量送料装置可控制茶叶物料的下料时间，下料量，同时进行动态电子承重，并可传输输送至杀青装置内，杀青装置能控制杀青装置内的物料移动速度或滚筒转动速度或滚筒转速，即杀青时间，能调整控制杀青装置的功率，可通过调节杀青功率控制杀青温度等参数，杀青装置可为微波杀青、蒸汽杀青、电热杀青等多种模式，水分检测仪能实时检测输送带上的茶叶物料的茶叶含水率，从而获取实时的茶叶物料的含水率值，并反馈至水分检测控制装置，水分检测仪可多段多点布置，用于实时检测不同工位下的物料含水率情况，水分检测控制装置连接至本系统内的各个机构之间和水分检测仪，进行中央控制驱动各个结构之间协同作业；本实用新型对杀青前和杀青后的物料含水率做实时状态监控，当发现物料在进入杀青装置之前的实时含水率mc1超过第一预设值时，说明物料的含水率过高，需要在杀青过程中去除的水份也相对较多，第一预设值是符合杀青过程中茶叶含水率应当保持的最佳值，可以是一段范围，此时，控制器针对mc1的具体值，通过智能算法算出需要在杀青阶段去除的具体水分值，然后将反馈信号传输至杀青装置，通过杀青过程中的物料输送时间或杀青温度的调整，来控制多去除这部分水份值，使得料从杀青装置完成杀青之后的实时含水率mc2符合实际生产环境下的最佳含水率值，从而保障杀青过程的质量；同时，控制器也可以调整恒定流量送料装置的放料量，以保障对整个环节的杀青速度做相应的匹配，避免物料堆积或下料量出现偏差；同时，控制器也可以控制上游端对物料的含水率进行主动修正调整，以保障mc1的值尽早修正在第一预设值内；同样的，当物料在进入杀青装置之前的实时含水率mc1低于第一预设值时，说明物料的含水率过低，需要降低在杀青过程中对物料水份的消耗，又控制器经过计算后得出对杀青装置的相应参数调整，使得物料在杀青过程中含水率得到控制，保持获取物料从杀青装置完成杀青之后的实时含水率mc2始终处于第二预设值内；保障杀青过程中的水分管理和控制的精确性；当mc2值出现偏差时，说明杀青过程中的参数存在缺陷，导致物料茶叶在杀青环境的含水率出现问题，控制器经过偏差值计算出修正参数值后发送至相关的机构直接调整运作参数，以使得将mc2值尽早的恢复至第二预设值内，实现稳定性控制，故，本系统和方法，通过含水率的实时监控和管理，实现了闭环控制，使得杀青过程中茶叶的含水率始终保持在理想区间内，以获得最佳的工艺控制和杀青品质。

本实用新型的有益效果：

(1)机械化、智能化自动化加工，降低劳动强度，提高工作效率，实现洁净化生产；

(2)能对生产过程中的茶叶实现对温度、时间的准确控制，能够严格把控茶叶生产的必要条件水分控制，保障加工过程中茶叶质量的稳定管理，从而稳定了茶叶的品质，降低了茶叶生产的失败概率，变向的节约了生产成本。

附图说明

图1为一种基于精确水分控制的茶叶加工装置设备的结构示意图；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型中所述的第一预设值和第二预设值均为范围值。实时含水率mc1、mc2的值通过在线水分检测仪6获得，他们之间的对比、判断，控制设备的转速、温度等过程的控制参数均是通过目前已有的算法完成，如模糊pa算法、自整定pid算法、自适应pid算法等，对于其具体的运算过程，并非本实用新型的发明宗旨，故不在此做详细说明。

实施例1：如图1所示，一种基于精确水分控制的茶叶加工装置设备，包括恒定流量送料装置、加工装置、水分检测控制装置，其中：恒定流量送料装置通过输送装置连接于加工装置之前，水分检测控制装置包括至少两组水分检测仪6和总控制器7，一组水分检测仪6安装于加工装置的进料口处，另一组水分检测仪6安装在加工装置的出料口处，两组水分检测仪6和加工装置均连接至总控制器7。恒定流量送料装置，用于调整或控制物料的投料量且保持流量稳定；加工装置，与恒定流量送料装置连接，能调整并保持加工工艺条件参数；用于对物料加工；水分检测控制装置，用于实时获取加工前后进料、出料时的物料含水率，并基于实时含水率的数值控制加工装置作出相应的动态稳定调整，使得加工后的物料含水率保持在稳定值内。总控制器7能调节加工装置的加工运作参数。所述加工装置为杀青装置5、渥堆发酵前加水装置、紧压茶制作中的潮水装置中的一种或多种。

恒定流量送料装置包括：物料暂存及提升装置1、计量装置2、动态电子秤3、输送机构4，计量装置2连接物料暂存及提升装置1并位于其出料口处，动态电子秤3位于出料口的下方，其另一端连接至输送机构4，输送机构4连接至加工装置的进口，物料暂存及提升装置1、计量装置2、动态电子秤3、输送机构4均连接至总控制器7。加工装置为渥堆发酵前的加水装置时，其加水装置为可调的加、喷水装置并连接至总控制器7。加工装置为紧压茶制作中的潮水装置时，其潮水装置为潮水量可调的加湿装置并连接至总控制器7为了精确控制水分在加工前后装有近红外在线水份检测装置，通过前后水分反馈，控制加工设备来精确控制加工后茶叶的水分。茶叶输送由输送系统完成。暂存及提升装置、计量管、动态电子秤3、加工机构、输送机构4以及近红外在线检测装置在所述中央控制系统的驱动下协同作业。输送系统由输送带、驱动电机装置组成，所述输送带在驱动电机的驱动下将茶叶从皮带电子秤出口传送至加工机构入口，加工完成后再由输送带输出。

实施例2：以杀青环节为例，当物料进入杀青之前，在传送带上经过水分检测仪6后，水分检测仪6获取物料在进入杀青装置5之前的实时含水率mc1值并反馈至总控制器7；当物料完成杀青后出料时，经过另一组水分检测仪6时，水分检测仪6获取物料从杀青装置5完成杀青之后的实时含水率mc2值并反馈至总控制器7；总控制器7在接收到mc1值后由智能算法进行判断实时含水率mc1的值是否超出或低于第一预设值；总控制器7在接收到mc2值后由智能算法进行判断实时含水率mc2的值是否超出或低于第二预设值；若均为否，则保持杀青装置5的运作参数不变；只要至少其中一个为是，则调整杀青装置5的相应运作参数，使得调整后进入的物料在出杀青装置5时的实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内。运作参数包括杀青装置5的滚筒转速、杀青蒸汽或微波的温度和杀青过程的持续时间，由杀青设备可调控制，其中：调整杀青装置5的相应运作参数，是基于实时含水率mc1、mc2的值以及实时的运作参数的参数值，通过智能算法获得。当实时含水率mc1的值超出第一预设值时，说明在进口处的物料含水率过高，需要及时总控制器7降低物料进入杀青装置5中的物料移动速度或滚筒转动速度、或提高杀青温度值、或提高杀青设备的制热功率，加大干燥力度，或同时调整各个机构的运行参数值，使得物料在杀青过程中的含水率下降到所需值，最终使得实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内；当实时含水率mc1的值低于第一预设值时，说明书含水率较低，反向调节，降低杀青过程中水分的干燥力度；当实时含水率mc2的值超出第二预设值时，说明杀青过程中对水分的控制出现偏差，各部分机构的参数可能存在缺陷，由总控制器7降低物料进入杀青装置5中的物料移动速度或滚筒转动速度、或提高杀青温度值、或提高杀青设备的制热功率；或同时调整各个参数值，使得实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内；当实时含水率mc2的值低于第二预设值时，反向调节。优选地，所述相应运作参数，还包括物料的投料量，物料的均摊厚度。

实施例3：实际使用时：

一种基于精确水分控制的茶叶加工系统设备，其由总控制器7控制暂存及提升装置、计量管、皮带输送机使来料恒定，通过加工机前后的水分检测信号，再对加工机进行反馈并通过算法调节加工设备参数，保证加工后水分稳定性和均匀性。鲜叶摊青后经过暂存及提升装置，经由安装在暂存及提升装置或输送机出口处，通过光电传感器发出信号，以控制暂存及提升装置提升传送带的速度，实现茶叶输送流量的自动控制，在计量管的下方设有动态电子秤3，物料先从计量管中下落至动态电子秤3的称重皮带上，再由称重装置对物料进行称重，达到生产过程自动控制的目的；称重完成后，由近红外水分检测仪6进行加工前的水分检测；由于刚采摘下来的鲜叶水分含量高达75％～80％，经过蒸汽加工和微波加工后，经过水分检测，茶叶减去水分到生叶原料全部重量的20％～30％左右。加工完成后的水分主要通过控制加工设备、入料装置、输送皮带等进行控制。总控制器7通过控制加工机的滚筒转速、蒸汽的温度、加工的时间等相关参数来控制水分，总控制器7通过对蒸汽加工完成后的水份检测仪中的水份检测仪2进行反馈并通过算法调节加工机的参数促使加工后水分稳定。

另一种方式：加工装置为渥堆发酵前的加水装置时，若实时物料的实时含水率值不处于预设值内，其控制系统控制发酵前的加水量或喷水量进行适当的改变，以保障渥堆发酵后的物料含水率处于最佳值内；相应的，当加工装置为紧压茶制作中的潮水装置时，若实时物料的实时含水率值不处于相应的预设值内，控制系统控制潮水装置的加水量或喷水量进行适当的改变，以保潮水装置后的物料含水率处于最佳值内；

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。