CN112902638B - 一种闭环式智能茶叶干燥方法及干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种闭环式智能茶叶干燥方法及干燥机，其中的干燥方法包括以下步骤：加入定量的待烘干茶叶并进行称重，将称重数据反馈至电控系统；电控系统算出预算除湿量；送料带输送带烘干的茶叶；风机运行，新风经过进风通道吹向送料带，对送料带上的茶叶进行干燥；经过茶叶后的低温高湿的回风通过排风通道流向降湿加热装置；降湿加热装置对回风进行降湿加热处理，并对降湿处理时产生的冷凝水进行回收称重；回风经过降湿加热后形成高温低湿的新风，并返回至进风通道，继续对送料带上的茶叶进行干燥处理。本发明对回风进行冷凝水回收称量，以便电控系统进行精准控制，准确把控对茶叶烘干时长以及新风的温湿度调控，有利于提高茶叶干品的质量。

Description

一种闭环式智能茶叶干燥方法及干燥机

技术领域

本发明涉及一种茶叶生产设备，具体涉及一种闭环式智能茶叶干燥方法及干燥机。

背景技术

茶叶是我国仅次于水的一大饮品，中国茶叶品牌较多，按色泽制作工艺可以分成绿茶、黄茶、白茶、青茶、红茶、黑茶六类。各地茶叶有各自的芳香、口感、色泽，而无论茶叶区域、品牌、类别等其制作过程烘干工序不可或缺。茶叶的烘干加工对茶叶的质量尤为重要，茶叶的干燥程度，往往影响着茶叶的质量优劣以及存放的期限。现有技术中，茶叶烘干设备的类型主要包括有箱式、滚筒式以及网带翻板式等，在对茶叶进行烘干时，大多采用单一的控制方式，针对定量的茶叶进行固定时长的烘干，且烘干温度、茶叶残留水分及其他参数均固定设置，导致茶叶质量无法保证，并且无法对不同茶叶进行精准的调整烘干，适应性差。在实际生产中，由于缺乏对烘干的智能控制，为了确保茶叶达到烘干要求，通常采用复烤的方式，因此导致大部分茶叶烘烤时会出现过度干燥的结果，并且这样的干燥烘干方式会增加干燥设备或者折返回程装置的能耗，并且导致增加成本。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种闭环式智能茶叶干燥方法，该方法采用闭环送风的方式对茶叶进行智能烘干，实现对茶叶的精准烘干，有利于提高茶叶加工质量。

本发明的另一目的在于提供一种闭环式智能茶叶干燥机。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种闭环式智能茶叶干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在入料斗中加入定量的待烘干茶叶，并通过入料称重装置对待烘干的茶叶进行称重，当入料斗中的待烘干茶叶的重量达到M₀时，停止继续加料，并将该重量数据反馈至电控系统中；电控系统对重量为M₀的待烘干茶叶进行计算，得出预算除湿量M₁；

(2)进料装置打开入料斗，使得入料斗中待烘干的茶叶均匀地分撒在送料机构上，送料机构运行输送茶叶；

(3)位于进风通道的风机运行，使得通道内的新风经过进风通道吹向送料机构，实现对送料机构上的茶叶进行干燥处理；

(4)新风经过送料机构后形成附带有茶叶水分的低温高湿的回风，该回风通过排风通道流向降湿加热装置；所述降湿加热装置对回风进行降湿加热处理，并对降湿处理时产生的冷凝水进行回收称重，所得冷凝水累计重量记录为M₂；

(5)经过降湿加热装置对回风进行降湿处理和加热处理后，重新形成高温低湿的新风，并在风机作用下返回至进风通道，且吹向送料机构，继续对送料机构上的茶叶进行干燥处理，实现对茶叶的闭环干燥处理；

(6)电控系统实时监控所述冷凝水累计重量M₂与预算除湿量M₁的差值，并对送料机构的输送速度、风机转速以及降湿加热装置进行调控；当M₂＝M₁时，风机停止运行，不再对送料机构上的茶叶进行干燥处理，在送料机构的输送作用下，将茶叶运输到出料口进行回收。

本发明的一个优选方案，所述进风通道上设有用于检测新风的温度和湿度的新风温湿度传感器，所述排风通道上设有用于检测回风的温度和湿度的回风温湿度传感器，所述新风温湿度传感器和回风温湿度传感器分别与所述电控系统连接且进行数据传输。

本发明的一个优选方案，在步骤(6)中，当茶叶完成干燥被输送至所述送料机构的出料口处时，通过出料称重装置对完成干燥的茶叶进行称重，记录为M₃，并将该重量反馈至所述电控系统中；电控系统根据M₀、M₁、M₂和M₃，对送料机构的输送速度和降湿加热装置进行调控。

本发明的一个优选方案，向电控系统导入各类茶叶的干燥标准特性曲线；在步骤(1)中，确定待烘干茶叶的种类及带烘干茶叶的重量，匹配对应的干燥标准特性曲线；在步骤(6)中，根据实际干燥过程的干燥实际特性曲线与所匹配对应的干燥标准特性曲线的偏离情况，对送料机构的输送速度、风机转速以及降湿加热装置进行调控。

一种闭环式智能茶叶干燥机，其特征在于，包括送料机构、干燥通风机构以及电控系统；其中，所述送料机构包括送料带以及驱动送料带运动的送料驱动机构，所述送料带的一端上方设有入料斗，该入料斗的底部开口处设有用于打开或关闭所述入料斗底部开口的进料装置，所述送料带的另一端下方设有出料口，所述入料斗的对应处还设有用于称量入料斗内的茶叶重量的入料称重装置；所述干燥通风机构包括风干通道、进风通道以及排风通道，所述进风通道内设有风机以及用于加热和除湿空气的降湿加热装置，所述送料带设置在所述风干通道内；所述进风通道和排风通道的一端分别与所述风干通道的两端连接，且与所述送料带的两侧对应设置，所述进风通道和排风通道的另一端连通设置；所述送料机构和降湿加热装置均与所述电控系统电连接。

优选地，所述进风通道内还设有用于检测新风的温湿度的新风温湿度传感器，所述排风通道内设有用于检测回风的温湿度的回风温湿度传感器，所述新风温湿度传感器和回风温湿度传感器分别与所述电控系统连接电连接。

优选地，所述送料机构的出料口处设有出料称重装置。

优选地，所述进料装置为旋转封口装置，该旋转封口装置包括设置在入料斗底部开口内的旋片以及驱动所述旋片旋转的旋转驱动机构。

优选地，所述降湿加热装置包括加热模块和降湿模块；所述降湿模块为制冷装置。

优选地，所述送料机构包括多条网带，所述多条网带沿竖向方向排列设置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明采用闭环送风的方式对茶叶进行智能烘干，对于茶叶进行热湿交换后的回风进行冷凝水回收称量，从而确定茶叶实时的除湿干燥情况，以便电控系统进行精准控制，准确把控对茶叶烘干时长以及新风的温湿度调控，有利于提高茶叶干品的质量。

2、本发明在烘干过程中，对茶叶进料和出料进行智能控制，实现茶叶进料和出料的自动化，从而实现与茶叶上下游加工模块的连接，有利于形成茶叶加工的自动化生产线。

3、本发明采用闭环送风的方式对茶叶进行干燥处理，干燥后的回风重复利用，避免回风带走茶叶的芳香，让茶叶的芳尽可能地保留，有利于提高茶叶干品的质量。

附图说明

图1为本发明的闭环式智能茶叶干燥方法的电控系统连接框图。

图2为本发明的闭环式智能茶叶干燥机的主视图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1和图2，本实施例的闭环式智能茶叶干燥方法，包括以下步骤：

(1)在入料斗1中加入定量的待烘干茶叶，并通过入料称重装置2对待烘干的茶叶进行称重，当入料斗1中的待烘干茶叶的重量达到M₀时，停止继续加料，并将该重量数据反馈至电控系统12中；电控系统12对重量为M₀的待烘干茶叶进行计算，得出预算除湿量M₁；

(2)进料装置3打开入料斗1，使得入料斗1中待烘干的茶叶均匀地分撒在送料机构4上，送料机构4运行输送茶叶；

(3)位于进风通道7的风机8运行，使得通道内的新风经过进风通道7吹向送料机构4，实现对送料机构4上的茶叶进行干燥处理；

(4)新风经过送料机构4后形成附带有茶叶水分的低温高湿的回风，该回风通过排风通道5流向降湿加热装置11；所述降湿加热装置11对回风先进行降湿处理，再进行加热处理，并对降湿处理时产生的冷凝水进行回收称重，所得冷凝水累计重量记录为M₂；

(5)经过降湿加热装置11对回风进行降湿处理和加热处理后，重新形成高温低湿的新风，并在风机8作用下返回至进风通道7，且吹向送料机构4，继续对送料机构4上的茶叶进行干燥处理，实现对茶叶的闭环干燥处理；

(6)电控系统12实时监控所述冷凝水累计重量M₂与预算除湿量M₁的差值，并对送料机构4的输送速度、风机转速以及降湿加热装置11进行调控；当M₂＝M₁时，风机8停止运行，不再对送料机构4上的茶叶进行干燥处理，在送料机构4的输送作用下，将茶叶运输到出料口9进行回收。

参见图1和图2，所述进风通道7上设有用于检测新风的温度和湿度的新风温湿度传感器10，所述排风通道5上设有用于检测回风的温度和湿度的回风温湿度传感器6，所述新风温湿度传感器10和回风温湿度传感器6分别与所述电控系统12连接且进行数据传输。本实施例中，所述新风温湿度传感器10设置在所述风机8的后方。通过新风温湿度传感器10和回风温湿度传感器6的设置，实时地对新风和回风的温度和湿度进行检测，并将检测的数据实时地传输至电控系统12中。电控系统12根据所接收的实时数据，对降湿加热装置11进行调控，从而确保重新进入进风通道7的新风的温湿度符合最佳要求，以提高茶叶干燥质量和效率，实现茶叶的智能精准干燥。与此同时，回风温湿度传感器6对回风进行温湿度检测，让电控系统12对降湿加热装置11的降湿模块进行精准调控，达到更加准确且充分地将回风中的水分冷凝出来进行称重，从而提高电控系统12对茶叶的干燥程度的判断；另外，回风温湿度传感器6对回风的温度进行检测，能够电控系统12准确地控制降湿加热装置11的加热模块对回风的加热程度，实时地对回风的加热效果进行调整，避免对回风的加热过高或过低，并且能够降低降湿加热装置11的能耗，节省成本。

参见图1和图2，在步骤(6)中，当茶叶完成干燥被输送至所述送料机构4的出料口9处时，通过出料称重装置13对完成干燥的茶叶进行称重，记录为M₃，并将该重量反馈至所述电控系统12中；电控系统12根据M₀、M₁、M₂和M₃，对送料机构4的输送速度和降湿加热装置11进行调控。具体地，通过出料称重装置13的设置，使得在批量干燥加工前，可预先设定干燥前入料重量M₀，冷凝水累计重量M₂与预算除湿量M₁相等，干燥后出料重量M₃与干燥前入料重量M₀的差值，校正三者之间的差别最终达到智能控制，并且通过电控系统12对送料机构4的输送速度和降湿加热装置11的加热和降湿程度进行调控，以获取优异茶叶干品。在实际加工过程中，由于所得到的冷凝水累计重量M₂会比茶叶实际干燥所流失的水分重量少，因此通过干燥后出料重量M₃的检测，以便计算茶叶实际流失水分的重量，结合其他相关参数，对干燥终点进行适应性调整，可在不改变送料机构4的输送速度和降湿加热装置11的参数情况下，可将干燥终点改为预算除湿量M₁与冷凝水累计重量M₂的差值，即当预算除湿量M₁与冷凝水累计重量M₂的差值达到预设值时，则结束干燥，输送出茶叶进行回收。另外，出料称重装置13的设置，也能够实时地反馈出本次结束干燥后的茶叶的干燥情况，以便设备以及电控系统12对下一次的干燥进行智能调整，以确保每次定量入料的茶叶均能在最佳的参数条件下进行干燥，提高干燥效果和茶叶干品质量。

本实施例中，在设备运行前，向电控系统12导入各类茶叶的干燥标准特性曲线。在步骤(1)中，先确定待烘干茶叶的种类及带烘干茶叶的重量，匹配对应的干燥标准特性曲线，再开始进行干燥处理。在步骤(6)中，根据实际干燥过程的干燥实际特性曲线与所匹配对应的干燥标准特性曲线的偏离情况，对送料机构4的输送速度、风机8转速以及降湿加热装置11进行调控。具体地，干燥过程的干燥速率可通过电控系统12自动调节新风送风量(风机8的转速)、送料机构4的输送速度以及新风的温湿度(降湿加热装置11)，逐步纠正该批次茶叶的烘烤过程。事实上，当待烘干茶叶的类型确定后，茶叶在干燥过程的各阶段去水量也已经确定；假设干燥特性曲线为“冷凝水累计重量-干燥时间曲线”，若某个时间处于干燥标准特性曲线的下方，意味着干燥过快，可适当减少风量、适当降低新风温度以及提高送料机构4的输送速度三种方式，三种减缓方式的优先级从先至后依次为风量、温度、输送速度；同理若某个时间处于干燥标准特性曲线的上方，则可以通过取反的方式达到提升干燥速率的目的，如此控制该类茶叶沿着对应的干燥标准特性曲线干燥至标准水分。

本实施例中，所述干燥标准特性曲线为“冷凝水累计重量-干燥时间曲线”，这样，可根据实时产生的冷凝水情况，结合干燥标准特性曲线，对干燥机中的送料机构输送速度、风机转速以及降湿加热装置进行及时且精准的调控，有利于提高调控精度，以便根据干燥标准特性曲线进行智能调整、高精度、高质量的茶叶干燥处理。

本实施例中，送料机构4的输送方向与新风的流动方向相反。这样，能够让送料机构4上的茶叶充分与高温低湿的新风接触，从而加快干燥速度以及茶叶的干燥均匀度，有利于提高茶叶干品的质量。另外，本实施例中，所述送料机构4中的送料带有多条，该多条送料带沿竖向方向排列设置，形成多层送料带，使得茶叶在高层掉落到底层送料时进行翻面，从而让茶叶进行均匀的干燥。

参见图2，本实施例的闭环式智能茶叶干燥机，包括送料机构、干燥通风机构以及电控系统12；其中，所述送料机构4包括送料带以及驱动送料带运动的送料驱动机构，所述送料带的一端上方设有入料斗1，该入料斗1的底部开口处设有用于打开或关闭所述入料斗1底部开口的进料装置3，所述送料带的另一端下方设有出料口9，所述入料斗1的对应处还设有用于称量入料斗1内的茶叶重量的入料称重装置2；所述干燥通风机构包括风干通道、进风通道7以及排风通道5，所述进风通道7内设有风机8以及用于加热和除湿空气的降湿加热装置11，所述送料带设置在所述风干通道内；所述进风通道7和排风通道5的一端分别与所述风干通道的两端连接，且与所述送料带的两侧对应设置，所述进风通道7和排风通道5的另一端连通设置；所述送料机构和降湿加热装置11均与所述电控系统12电连接。本实施例中，所述进风通道7、风干通道和出风通道形成一个闭环干燥空间，所述送料机构4的输送方向与空气的流动方向相反。

参见图2，所述进风通道7内还设有用于检测新风的温湿度的新风温湿度传感器10，所述排风通道5内设有用于检测回风的温湿度的回风温湿度传感器6，所述新风温湿度传感器10和回风温湿度传感器6分别与所述电控系统12连接电连接。

参见图2，所述送料机构4的出料口9处设有出料称重装置13。具体地，本实施例的送料带的出料口9处还设有用于控制出料口9打开或关闭的出料控制机构。完成干燥后，先将茶叶移动至所述出料口9处，让出料称重装置13对完成干燥加工的茶叶干品进行称重，接着再通过出料控制机构打开所述出料口9，将茶叶干品送出。

参见图2，所述进料装置3为旋转封口装置，该旋转封口装置包括设置在入料斗1底部开口内的旋片以及驱动所述旋片旋转的旋转驱动机构。采用旋转封口装置控制入料斗1底部开口的打开和关闭，控制方便，并且能根据实际情况控制旋片的旋转角度，从而控制入料斗1底部开口的打开程度，进而控制茶叶落料的分量，以防止茶叶过快地直接撒落在送料上导致重叠，避免影响干燥。

参见图2，所述降湿加热装置11包括加热模块和降湿模块；所述降湿模块为制冷装置。这样，以便快速降低回风温度，让回风中的水分充分降温冷凝为冷凝水，从而提高冷凝水累计重量的数据精度，进而提高茶叶的干燥加工质量。本实施例中，所述加热模块可以采用蒸汽、燃油、燃天气换热加热、热泵加热等方式；所述降湿模块还可以采用热泵系统或其他降湿方式。

参见图2，所述送料带包括多条网带，所述多条网带沿竖向方向排列设置。采用多条网带构成的送料带，形成对茶叶的循环输送，并且能在茶叶掉落至下一层的网带上时，能够让茶叶翻转，从而使得茶叶能够均匀地与高温低湿的新风接触，提高干燥效果；同时采用多条网带竖向设置，能够缩短送料带的长度，节省空间。本实施例的送料机构，可参见现有技术中的翻板式网带干燥机。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种闭环式智能茶叶干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在入料斗中加入定量的待烘干茶叶，并通过入料称重装置对待烘干的茶叶进行称重，当入料斗中的待烘干茶叶的重量达到M₀时，停止继续加料，并将该重量数据反馈至电控系统中；电控系统对重量为M₀的待烘干茶叶进行计算，得出预算除湿量M₁；

(2)进料装置打开入料斗，使得入料斗中待烘干的茶叶均匀地分撒在送料机构上，送料机构运行输送茶叶；

(3)位于进风通道的风机运行，使得通道内的新风经过进风通道吹向送料机构，实现对送料机构上的茶叶进行干燥处理；

(4)新风经过送料机构后形成附带有茶叶水分的低温高湿的回风，该回风通过排风通道流向降湿加热装置；所述降湿加热装置对回风进行降湿加热处理，并对降湿处理时产生的冷凝水进行回收称重，所得冷凝水累计重量记录为M₂；

(5)经过降湿加热装置对回风进行降湿处理和加热处理后，重新形成高温低湿的新风，并在风机作用下返回至进风通道，且吹向送料机构，继续对送料机构上的茶叶进行干燥处理，实现对茶叶的闭环干燥处理；

(6)电控系统实时监控所述冷凝水累计重量M₂与预算除湿量M₁的差值，并对送料机构的输送速度、风机转速以及降湿加热装置进行调控；当M₂＝M₁时，风机停止运行，不再对送料机构上的茶叶进行干燥处理，在送料机构的输送作用下，将茶叶运输到出料口进行回收；

在步骤(6)中，当茶叶完成干燥被输送至所述送料机构的出料口处时，通过出料称重装置对完成干燥的茶叶进行称重，记录为M₃，并将该重量反馈至所述电控系统中；电控系统根据M₀、M₁、M₂和M₃，对送料机构的输送速度和降湿加热装置进行调控；

通过出料称重装置的设置，使得在批量干燥加工前，可预先设定干燥前入料重量M₀，冷凝水累计重量M₂与预算除湿量M₁相等，干燥后出料重量M₃与干燥前入料重量M₀的差值，校正三者之间的差别最终达到智能控制，并且通过电控系统对送料机构的输送速度和降湿加热装置的加热和降湿程度进行调控。

2.根据权利要求1所述的闭环式智能茶叶干燥方法，其特征在于，所述进风通道上设有用于检测新风的温度和湿度的新风温湿度传感器，所述排风通道上设有用于检测回风的温度和湿度的回风温湿度传感器，所述新风温湿度传感器和回风温湿度传感器分别与所述电控系统连接且进行数据传输。

3.根据权利要求1所述的闭环式智能茶叶干燥方法，其特征在于，向电控系统导入各类茶叶的干燥标准特性曲线；在步骤(1)中，确定待烘干茶叶的种类及带烘干茶叶的重量，匹配对应的干燥标准特性曲线；在步骤(6)中，根据实际干燥过程的干燥实际特性曲线与所匹配对应的干燥标准特性曲线的偏离情况，对送料机构的输送速度、风机转速以及降湿加热装置进行调控。

4.一种应用权利要求1-3任一项所述的闭环式智能茶叶干燥方法的干燥机，其特征在于，包括送料机构、干燥通风机构以及电控系统；其中，所述送料机构包括送料带以及驱动送料带运动的送料驱动机构，所述送料带的一端上方设有入料斗，该入料斗的底部开口处设有用于打开或关闭所述入料斗底部开口的进料装置，所述送料带的另一端下方设有出料口，所述入料斗的对应处还设有用于称量入料斗内的茶叶重量的入料称重装置；所述干燥通风机构包括风干通道、进风通道以及排风通道，所述进风通道内设有风机以及用于加热和除湿空气的降湿加热装置，所述送料带设置在所述风干通道内；所述进风通道和排风通道的一端分别与所述风干通道的两端连接，且与所述送料带的两侧对应设置，所述进风通道和排风通道的另一端连通设置；所述送料机构和降湿加热装置均与所述电控系统电连接。

5.根据权利要求4所述的干燥机，其特征在于，所述进风通道内还设有用于检测新风的温湿度的新风温湿度传感器，所述排风通道内设有用于检测回风的温湿度的回风温湿度传感器，所述新风温湿度传感器和回风温湿度传感器分别与所述电控系统连接电连接。

6.根据权利要求4所述的干燥机，其特征在于，所述送料机构的出料口处设有出料称重装置。

7.根据权利要求4所述的干燥机，其特征在于，所述进料装置为旋转封口装置，该旋转封口装置包括设置在入料斗底部开口内的旋片以及驱动所述旋片旋转的旋转驱动机构。

8.根据权利要求4所述的干燥机，其特征在于，所述降湿加热装置包括加热模块和降湿模块；所述降湿模块为制冷装置。

9.根据权利要求4所述的干燥机，其特征在于，所述送料带包括多条网带，所述多条网带沿竖向方向排列设置。