一種新型萬(wàn)噸黑茶壓制生產(chǎn)線的研發(fā)

六大茶系之一的黑茶是中國(guó)特有的茶類，歷史悠久。近年來(lái)，黑茶的保健功效不斷被發(fā)掘，其獨(dú)特的助消化、降脂、減肥、預(yù)防心血管疾病等功效逐漸進(jìn)入人們的視線，從傳統(tǒng)的邊銷轉(zhuǎn)向內(nèi)陸市場(chǎng)，逐漸受到重視和追捧。

目前，我國(guó)的茶業(yè)加工水平主要集中在手工制作和半機(jī)械化單機(jī)操作這兩個(gè)層次。傳統(tǒng)手工制作主要針對(duì)手筑茯磚茶，利用一套手筑茯磚模具來(lái)純手工壓制茶磚，產(chǎn)量低，成本高，難以形成規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。半機(jī)械單機(jī)操作是我國(guó)目前主要的制茶方式，利用特定設(shè)備，完成獨(dú)立工藝功能。相較手工制作，半機(jī)械單機(jī)操作的效率明顯提高，人力成本較低，但由于工序間缺乏有效銜接，成品茶品質(zhì)一般，經(jīng)濟(jì)效益低，尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化加工和集成化生產(chǎn)。

近幾年我國(guó)茶機(jī)行業(yè)發(fā)展樂(lè)觀，在優(yōu)質(zhì)名茶領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出了定制的流水線，但總體上距自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模的生產(chǎn)要求還存在一定的差距。隨著生活水平的提高，人們對(duì)茶葉品質(zhì)的要求不斷提升，因此當(dāng)前科技興茶的呼聲越來(lái)越高，茶葉機(jī)械的科研步伐也不斷加快，出現(xiàn)了越來(lái)越多填補(bǔ)空白的產(chǎn)品，如汽蒸殺青機(jī)、高溫?zé)犸L(fēng)殺青機(jī)等。從宏觀來(lái)看，茶葉機(jī)械的單機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，逐漸呈現(xiàn)出功能模塊化、型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢(shì)，但由于當(dāng)前條件的限制，茶葉加工還不能完全實(shí)行清潔化、連續(xù)化流水線生產(chǎn)。因此，茶葉機(jī)械必須從單機(jī)離散功能設(shè)計(jì)向整線集成設(shè)計(jì)理念發(fā)展，以清潔化、標(biāo)準(zhǔn)化、流水線式的發(fā)展模式來(lái)支撐不同產(chǎn)能需求的生產(chǎn)線優(yōu)化配置。

本文研發(fā)的一種茶磚智能壓制生產(chǎn)線（如圖1、圖2所示），包括推進(jìn)系統(tǒng)、解鎖系統(tǒng)、退磚系統(tǒng)、模具、主壓機(jī)、鎖緊系統(tǒng)、減速裝置和推磚系統(tǒng)等，主要工藝流程為：固定模具→推動(dòng)模具→解鎖→上磚→推磚→鎖緊→壓制→輸送。該生產(chǎn)線通過(guò)自動(dòng)直線涼置彎?rùn)C(jī)帶動(dòng)模具做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，冷卻模具內(nèi)的茶磚，從而實(shí)現(xiàn)一條在生產(chǎn)線上同時(shí)生產(chǎn)兩種規(guī)格的茶磚。相比采用手工或半機(jī)械化單機(jī)生產(chǎn)的方式，本項(xiàng)目采用的全自動(dòng)化生產(chǎn)線操作方便，生產(chǎn)效率高，能夠有效節(jié)省人工成本。

1-機(jī)架;2-推進(jìn)裝置;3-模具;4-解鎖裝置;5-保險(xiǎn)裝置;6-上磚裝置;7-推磚裝置;8-鎖緊裝置;9-下壓裝置;10-輸送機(jī)。

一、智能壓制生產(chǎn)線技術(shù)關(guān)鍵

1.一模兩用專用模具設(shè)計(jì)。模具為全不銹鋼制作，精度誤差為±0.2mm。新開(kāi)發(fā)的模具為一模兩用800g與400g，800g為單片（一模一片），模具中間加可拆卸隔板，可生產(chǎn)兩片400g茶磚（一模兩片）。

主要技術(shù)參數(shù)：（1）800g一模一片，400g一模兩片;（2）材料符合食品級(jí)要求;（3）模具精度±0.2mm;（4）散熱效果比之前提升40%。

2.清潔型自適應(yīng)式?jīng)鲋梅绞皆O(shè)計(jì)。新設(shè)備的涼置方式是利用皮帶輸送機(jī)將模具輸送做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，輸送速度可以根據(jù)產(chǎn)能大小來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

主要技術(shù)參數(shù)：（1）輸送調(diào)節(jié)速度為2-10m/min;（2）輸送機(jī)的皮帶為PU食用級(jí)。

3.高速自動(dòng)稱量技術(shù)。新設(shè)備為自動(dòng)式稱機(jī)，利用電機(jī)控制螺桿螺旋輸送茶葉，通過(guò)重量傳感器控制電機(jī)運(yùn)作，達(dá)到設(shè)定的重量后停止輸送，實(shí)現(xiàn)稱量的全自動(dòng)控制，計(jì)量準(zhǔn)確，速度快。

主要技術(shù)參數(shù)：（1）速度≥9片/分鐘;（2）誤差±4g。

4.高頻、精準(zhǔn)壓制技術(shù)。壓茶磚設(shè)備動(dòng)力由液壓站提供，液壓站驅(qū)動(dòng)油缸，實(shí)現(xiàn)擠壓動(dòng)作。油缸空行程動(dòng)作時(shí)由充液閥快速供油，提高壓制速度。油缸的擠壓壓力可以通過(guò)調(diào)節(jié)液壓站上的減壓閥實(shí)現(xiàn)，以滿足不同規(guī)格產(chǎn)品的需求，壓機(jī)的精準(zhǔn)定位通過(guò)兩個(gè)光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)。

主要技術(shù)參數(shù)：（1）速度≥21次/分鐘;（2）壓力可調(diào)節(jié)18-25MPa（50t-70t）;（3）定位精確±1mm。

5.自動(dòng)蒸茶技術(shù)。生產(chǎn)線配置的自動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)蒸茶機(jī)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)4個(gè)蒸桶做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，一次只動(dòng)作一個(gè)蒸桶的位置。蒸茶位為兩個(gè)，一個(gè)是出料口，一個(gè)是進(jìn)料口。蒸茶桶為食品級(jí)材質(zhì)，蒸汽壓力和溫度通過(guò)氣動(dòng)薄膜閥控制，通蒸汽時(shí)間通過(guò)電腦預(yù)先設(shè)定，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和品質(zhì)。

主要技術(shù)參數(shù)：（1）蒸茶桶為食品級(jí)材質(zhì);（2）蒸茶時(shí)間≥10次/分鐘。

6.電腦智能控制技術(shù)。生產(chǎn)線通過(guò)微電腦對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行集成控制，根據(jù)客戶的工藝要求進(jìn)行編程，所有工藝參數(shù)可在觸摸屏上進(jìn)行修改和顯示。整個(gè)工藝流程通過(guò)傳感器進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)故障時(shí)可以在觸摸屏上顯示并進(jìn)行聲光報(bào)警。整條生產(chǎn)線只需要4-5個(gè)人在關(guān)鍵工序上進(jìn)行監(jiān)控，勞動(dòng)強(qiáng)度低，設(shè)備安全性高，事故率低，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)。

主要技術(shù)參數(shù)：（1）整條設(shè)備的班產(chǎn)量≥7000片;（2）整條設(shè)備需要人工4-5人。

二、智能壓制生產(chǎn)線系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1.傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)接軌。本文研發(fā)出能與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合的現(xiàn)代化茶葉生產(chǎn)線，其生產(chǎn)工藝通過(guò)微電腦控制程序?qū)崿F(xiàn)，只需修改工藝參數(shù)即可滿足不同茶廠的生產(chǎn)工藝要求，硬件設(shè)備的通用性比較強(qiáng)。

2.茶磚模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。茶磚模具全部采用食品級(jí)材質(zhì)，保證產(chǎn)品的清潔化和衛(wèi)生要求。同時(shí)采用一模兩用的模具結(jié)構(gòu)，同一種模具可以滿足不同產(chǎn)品的要求，實(shí)現(xiàn)一模多用，節(jié)約了模具成本。

3.產(chǎn)品設(shè)計(jì)觀念創(chuàng)新。產(chǎn)品設(shè)計(jì)改變傳動(dòng)茶葉機(jī)械設(shè)計(jì)觀念，按照現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)要求，與原材料接觸的材料全部采用食品級(jí)材質(zhì)，關(guān)鍵零部件加工采用高精度數(shù)控機(jī)床，保證產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定性。

本文在深入研究黑茶的特點(diǎn)和各個(gè)廠家的制作工藝后，研發(fā)出能與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合的現(xiàn)代化茶葉生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝通過(guò)微電腦控制程序?qū)崿F(xiàn)，只需修改工藝參數(shù)即可滿足不同茶廠的生產(chǎn)工藝要求，硬件設(shè)備的通用性比較強(qiáng)。不僅解決了黑茶生產(chǎn)的現(xiàn)代化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了黑茶的清潔化、智能化生產(chǎn)，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也解決了不同茶葉廠家的個(gè)性問(wèn)題，保持了各個(gè)茶廠的生產(chǎn)工藝和各自的特色。

基金項(xiàng)目：湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（省科技廳企業(yè)科技特派專家項(xiàng)目S2017GXTPQY0014）。

作者簡(jiǎn)介：詹慧文，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。