【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于茶葉加工，尤其涉及一種利川紅智能萎凋機及其數字化萎凋方法。
技術介紹
1、利川紅，分布于湖北省恩施州利川市，利川紅屬于全發酵茶，因其獨特的發酵工序讓茶葉在水熱作用下進行非酶性的自動氧化，呈現外形條索緊結勻直，色澤烏潤，毫尖金黃，內質湯色葉底紅亮，香氣馥郁，滋味甜醇的特點，具有抗癌、抗菌、抗氧化等功能，因此近年來銷量越來越好。
2、萎凋是利川紅加工的第一道工序，是通過將采摘的鮮葉進行攤放，讓茶葉散失青氣，降低其含水率，細胞液濃縮，蛋白質的理化特性改變，使酶由結合態轉變為游離態，氧化酶、水解酶等酶活性增強，大分子物質開始水解生成簡單物質的過程，為茶葉滋味物質、芳香物質、呈色物質的形成奠定基礎。目前市場上的萎凋設備有槽體式和多層循環輸送式萎凋機，由于槽體式萎凋設備在茶葉在萎凋過程中容易造成鮮葉萎凋程度沿槽長度、寬度、厚度方向上的不均勻，芽葉多部位間的不均勻，并且需要人工翻頁。多層循環輸送式萎凋機設備空間大，茶葉萎凋工序溫濕度不易控制，茶葉在不斷循環輸送的過程容易造成萎凋過程損傷，并且設備體積大，不適合小批量生產。除此之外，生產上萎凋程度的判斷主要還是依靠人工經驗來判斷，具有一定的主觀性，而含水率作為評價萎凋程度的重要指標，研究表明，萎凋結束含水率在58％左右時加工的利川紅的質量更好。伴隨人口老齡化加劇，農村勞動力的不斷減少，人口資源難題凸顯，針對目前市場上傳統萎凋工序，勞動強度大，萎凋均勻性低，翻葉困難等問題，急需研制一種智能萎凋槽及萎凋方法，解決我國利川紅茶加工的難題，同時提高我國茶葉的經濟效益。
<...【技術保護點】
1.一種利川紅智能萎凋機，包括萎凋槽體、熱泵單元、熱風單元、振動翻葉機構、可調傾角輸送機構、含水率在線檢測裝置、主控系統；其特征在于，
2.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，熱泵單元包括蒸發器、氣液分離機、壓縮機、冷凝器、循環風機Ⅰ、排濕風機Ⅰ；熱泵單元位于萎凋槽體的左側，在熱泵單元和萎凋槽體之間的下部形成有連通兩者的風道，在風道的萎凋槽體一側安裝循環風機Ⅱ，排濕風機Ⅱ安裝在萎凋槽體正前方右上角；熱泵單元從周圍環境中吸取熱量，輸出熱風，熱風進入風道，通過循環風機Ⅱ將風道中的熱風送入機箱的下層，然后熱風上升穿過不銹鋼網對其內茶葉的下部進行萎凋；熱泵單元將從周圍環境中吸取的熱量用于不銹鋼網上茶葉的凋萎，可以節省能源，同時降低CO2等污染物的排放量，實現節能減排的效果。
3.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，熱風單元包括熱風機、熱風主管道、熱風分管道；熱風機安裝在機箱和熱泵單元之間的支架上，熱風機的出口與熱風主管道的進口相連接，所述熱風主管道上等距連接有熱風分管道，所述熱風分管道上均勻開設直徑1cm的小孔，所述熱風主管道安裝在不銹
4.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，振動翻葉機構包括激振電機、振動彈簧，四個振動彈簧分別位于不銹鋼網四個轉角的下方，激振電機位于每兩個彈簧之間的中間位置；振動翻葉機構使不銹鋼網中茶葉分散更均勻，從而萎凋更均勻。
5.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，可調傾角輸送機構包括軸套Ⅰ、直角升降器、傳動軸、減速電機、轉動軸承Ⅰ、滑塊、導軌、支座、軸套Ⅱ、轉動軸承Ⅱ；可調傾角輸送機構位于振動翻葉機構下方，可調傾角輸送機構的左側為兩個直角升降器、右側為兩個支座，兩個直角升降器、兩個支座分別對應處于一個振動彈簧的下方；直角升降器的底端安裝在機箱中層的框架一側底端的轉角上，頂端為連接軸套Ⅰ的升降端，轉動軸承Ⅰ一端通過轉動軸與軸套Ⅰ相連、另一端與滑塊連接，滑塊與導軌連接，導軌安裝在振動彈簧的下方；支座的底端安裝在機箱中層的框架另一側底端的轉角上，支座的頂端安裝軸套Ⅱ，轉動軸承Ⅱ一端通過連接軸與軸套Ⅱ相連、另一端安裝在振動彈簧的下方；減速電機安裝在兩個直角升降器之間的中間，通過傳動軸與直角升降器相連；不同茶葉的流動特性不同，上葉輸送機構將茶葉輸送至不銹鋼網上，然后關閉移動蓋，通過可調傾角輸送機構將不銹鋼網傾斜5°、同時啟動振動翻葉機構激振不銹鋼網，使茶葉均勻平鋪在不銹鋼網上。
6.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，主控系統包括控制箱，用于萎凋過程的數字控制，判斷萎凋過程中茶葉的實時總體平均含水率是否達到設定的目標含水率；控制箱表面安裝觸摸屏，其內設置主控板，觸摸屏上輸入目標含水率、溫度上限值和工藝程序，主控板包括供電模塊、通訊模塊、WiFi通訊模塊、單片機主控模塊、IO控制模塊、數據存儲模塊，單片機主控模塊包括含水率監測單元，含水率監測單元包括數據預處理模塊、數據監測模塊。
7.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，所述單片機主控模塊，為整個主控系統的核心，用于負責傳感器數據的采集、處理、傳輸以及萎凋流程的控制。
8.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，含水率監測單元的工作過程為：萎凋過程中，每隔20分鐘攝像機拍攝萎凋框內茶葉，并將拍攝的茶葉照片傳輸至數據預處理模塊，數據預處理模塊對茶葉照片進行預處理，得到彩色圖像和灰度圖像，然后對彩色圖像和灰度圖像進行特征提取，獲得茶葉的形態特征參數、顏色特征參數、紋理特征參數；數據監測模塊被載入茶葉含水率監測模型，茶葉含水率監測模型根據實時的茶葉形態特征參數、顏色特征參數、紋理特征參數輸出茶葉的實時含水率，從而判斷不同攝像機拍攝的照片所對應區域的茶葉含水率差異程度，以及，判斷照片所對應區域的茶葉含水率與基于重量傳感器測定重量計算得到的茶葉總體平均含水率的差異程度；根據公式：閾值＝|照片所對應區域的茶葉含水率-總體平均含水率|/總體平均含水率×％，如果此時，基于四個攝像機所拍攝的照片所對應區域的茶葉含水率、總體平均含水率計算得到的閾值都≤5％，表明不銹鋼網上茶葉萎凋均勻，則萎凋過程繼續；如果基于某一個或多個攝像機所拍攝的照片所對應區域的茶葉含水率、總體平均含水率計算得到的閾值＞5％，表明不銹鋼網上茶葉萎凋不均勻，則啟動可調傾角輸送機構使不銹鋼網傾斜5°，再啟動激振電機激振不銹鋼網，使得其上茶葉翻動混勻；如果總體平均含水率達到設定的目標含水率，則關閉熱泵單元、熱風單元和黃光燈管，停止送風加熱、黃光照射，接著，...
【技術特征摘要】
1.一種利川紅智能萎凋機，包括萎凋槽體、熱泵單元、熱風單元、振動翻葉機構、可調傾角輸送機構、含水率在線檢測裝置、主控系統；其特征在于，
2.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，熱泵單元包括蒸發器、氣液分離機、壓縮機、冷凝器、循環風機ⅰ、排濕風機ⅰ；熱泵單元位于萎凋槽體的左側，在熱泵單元和萎凋槽體之間的下部形成有連通兩者的風道，在風道的萎凋槽體一側安裝循環風機ⅱ，排濕風機ⅱ安裝在萎凋槽體正前方右上角；熱泵單元從周圍環境中吸取熱量，輸出熱風，熱風進入風道，通過循環風機ⅱ將風道中的熱風送入機箱的下層，然后熱風上升穿過不銹鋼網對其內茶葉的下部進行萎凋；熱泵單元將從周圍環境中吸取的熱量用于不銹鋼網上茶葉的凋萎，可以節省能源，同時降低co2等污染物的排放量，實現節能減排的效果。
3.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，熱風單元包括熱風機、熱風主管道、熱風分管道；熱風機安裝在機箱和熱泵單元之間的支架上，熱風機的出口與熱風主管道的進口相連接，所述熱風主管道上等距連接有熱風分管道，所述熱風分管道上均勻開設直徑1cm的小孔，所述熱風主管道安裝在不銹鋼網上方，通過支架固定在機箱上；熱風單元用于輸送熱風，從不銹鋼網上茶葉的上方對茶葉進行萎凋。
4.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，振動翻葉機構包括激振電機、振動彈簧，四個振動彈簧分別位于不銹鋼網四個轉角的下方，激振電機位于每兩個彈簧之間的中間位置；振動翻葉機構使不銹鋼網中茶葉分散更均勻，從而萎凋更均勻。
5.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，可調傾角輸送機構包括軸套ⅰ、直角升降器、傳動軸、減速電機、轉動軸承ⅰ、滑塊、導軌、支座、軸套ⅱ、轉動軸承ⅱ；可調傾角輸送機構位于振動翻葉機構下方，可調傾角輸送機構的左側為兩個直角升降器、右側為兩個支座，兩個直角升降器、兩個支座分別對應處于一個振動彈簧的下方；直角升降器的底端安裝在機箱中層的框架一側底端的轉角上，頂端為連接軸套ⅰ的升降端，轉動軸承ⅰ一端通過轉動軸與軸套ⅰ相連、另一端與滑塊連接，滑塊與導軌連接，導軌安裝在振動彈簧的下方；支座的底端安裝在機箱中層的框架另一側底端的轉角上，支座的頂端安裝軸套ⅱ，轉動軸承ⅱ一端通過連接軸與軸套ⅱ相連、另一端安裝在振動彈簧的下方；減速電機安裝在兩個直角升降器之間的中間，通過傳動軸與直角升降器相連；不同茶葉的流動特性不同，上葉輸送機構將茶葉輸送至不銹鋼網上，然后關閉移動蓋，通過可調傾角輸送機構將不銹鋼網傾斜5°、同時啟動振動翻葉機構激振不銹鋼網，使茶葉均勻平鋪在不銹鋼網上。
6.根據權利要求1所述的利川紅智能萎凋機，其特征在于，主控系統包括控制箱，用于萎凋過程的數字控制，判斷萎凋過程中茶葉的實時總體平均含水率是否達到設定的目標含水率；控制箱表面安裝觸摸屏，其內設置主控板，觸摸屏上輸入目標含水率、溫度上限值和工藝程序，主控板包括供電模塊、通訊模塊、wifi通...
【專利技術屬性】
技術研發人員：倪德江，王小勇，陳玉瓊，張德，余志，鄭時兵，章開普，
申請(專利權)人：華中農業大學，
類型：發明
國別省市：
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