CN114732061A - 一种抹茶制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抹茶制备装置，其包括：电机；介质磨研磨部；进料组件；销棒，其用于在所述电机的驱动下转动，以对碾茶片以及研磨介质进行搅拌，以通过研磨介质完成对碾茶片的初次研磨；气流分级机，其通过第一管道组件与所述介质磨研磨部的出料口连通；存储装置，其连通所述气流分级机的第一出口；集料部，其通过第二管道组件连通所述气流分级机的第二出口；第一阀门组件以及控制部，且所述第一阀门组件与控制部连接；以及引风机。本发明自动化程度高，可在工厂中实现连续化地生产品质优良、安全卫生的抹茶粉。
Description
技术领域
本发明涉及食品工程技术领域，尤其涉及一种抹茶制备装置及方法。
背景技术
抹茶是碾茶经过超微粉碎工艺制成的纯天然、超微细的粉末状茶产品。在传统抹茶的加工过程中，关键的两项步骤为蒸汽杀青和低温研磨，在研磨时，天然石磨受限于其生产效率低，操作繁琐逐渐被现代加工淘汰。
由此，现有技术中出现以球磨机替代人工进行研磨的方案，但其存在如下缺陷：无法实现连续化生产，生产效率较低；研磨产热较为严重，导致腔体内局部温度过高，茶粉色泽、香气和滋味发生变化，导致品质下降等。
进一步的，为解决上述球磨机使用所带来的缺陷，又发展出介质磨技术，但是其仅适用于分散于液体中的固体悬浮颗粒物料、高黏度浆料以及难于分散的物料加工。将其运用到干粉研磨加工时，普遍产生物料与介质难以分开、收料困难、出料率低、耗时较长且不能连续化生产等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抹茶制备装置，其自动化程度高，可在工厂中实现连续化地生产品质优良、安全卫生的抹茶粉。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
提供了一种抹茶制备装置，其包括：
电机；
介质磨研磨部，其具有内部研磨腔体；
进料组件，其连通所述内部研磨腔体，碾茶片以及研磨介质通过所述进料组件进入至所述内部研磨腔体；
销棒，其设置于所述内部研磨腔体中，且一端与电机的转动动力输出端连接，用于在所述电机的驱动下转动，以对所述内部研磨腔体中碾茶片以及研磨介质进行搅拌，以通过研磨介质完成对碾茶片的初次研磨；且所述销棒内部中空，且外周面开设有与所述内部研磨腔体连通的开孔；
气流分级机，其通过第一管道组件与所述介质磨研磨部的出料口连通；
存储装置，其连通所述气流分级机的第一出口；
集料部，其通过第二管道组件连通所述气流分级机的第二出口；
第一阀门组件以及控制部，且所述第一阀门组件与控制部连接；
以及引风机，其出风口通过第三管道组件分别连通出料口以及存储装置内部，用于形成负压环境。
优选的，所述进料组件包括：
进料斗；
进料管道，其两端分别对应连通所述进料斗以及内部研磨腔体；
进料挡板，其设置在所述进料斗内部；
进料挡板控制器，其分别连接所述挡板以及控制部。
优选的，所述进料组件还包括：斜挡片，其连接所述进料管道的内壁，且朝向内部研磨腔体倾斜。
优选的，所述第一阀门组件包括：第一阀门，其设置在所述第二管道组件上，且连接所述控制部；以及第二阀门，其连通所述引风机的出风口，且连接所述控制部。
优选的，所述抹茶制备装置还包括：设置于所述销棒内部的筛网，所述筛网与销棒同轴设置。
优选的，所述介质磨研磨部包括：外壳、内壳以及冷却夹套，所述冷却夹套设置在所述外壳、内壳之间，所述内壳内部形成有所述内部研磨腔体。
优选的，所述抹茶制备装置还包括：滤网，其罩设在所述引风机的进风口上；
第二阀门组件，其设置在所述第三管道组件上，且连接所述控制部；
集料箱，其用于容纳所述集料部、滤网的全部/部分，且所述引风机的进风口位于所述集料箱内、出风口位于所述集料箱外。
优选的，所述抹茶制备装置还包括：出料挡板，其可开合的设置在所述集料箱上；出料挡板控制器，且分别连接所述控制部以及出料挡板。
优选的，所述第二阀门组件包括：第三阀门，其设置在所述第三管道组件上，且连接所述控制部；以及第四阀门，其连通所述集料部，且连接所述控制部。
优选的，所述抹茶制备装置还包括：第一气体净化组件，其连通所述进料组件内部，用于对进入进料组件的气流进行净化；
和/或，第二气体净化组件，其连通所述第二管道组件，用于对进入第二管道组件的气流进行净化；
和/或，第三气体净化组件，其连通所述第三管道组件，且位于所述第二阀门组件与引风机出风口之间，用于对进入第三管道组件的气流进行净化。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.介质磨研磨部的外壳、内壳之间装有冷却夹套，冷却效果好，可在抹茶研磨的过程中及时吸收热量，减小抹茶的粒径和保证色泽品质。
2.整体自动化程度较高，研磨不充分的抹茶能够重新返回内部研磨腔体中继续研磨，且生产过程中物料不会进入空气中，几乎不产生废料。
3. 通过对不同阀门开关的控制，能够实现内部研磨腔体内气流方向的变化，防止单一的气流方向导致内部研磨腔体内部堵塞，同时使得未达到要求的研磨产物继续进入内部研磨腔体研磨。
4. 进料时通过控制部自动控制挡板打开的角度，以控制进料量，同时安装净化组件对气流进行过滤和净化。
附图说明
图1为本发明中抹茶制备装置的结构示意图。
图2为本发明中介质磨研磨部的结构示意图。
图3为实施例1中研磨前后抹茶粒度的变化。
图4为实施例2中研磨前后抹茶粒度的变化。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供了一种抹茶制备装置，其包括：
电机1；
介质磨研磨部2，其具有内部研磨腔体21；
进料组件，其连通所述内部研磨腔体21，碾茶片以及研磨介质（包括氧化锆珠等）通过所述进料组件进入至所述内部研磨腔体21；
销棒3，其设置于所述内部研磨腔体21中，且一端与电机1的转动动力输出端连接，用于在所述电机1的驱动下转动，以对所述内部研磨腔体21中碾茶片以及研磨介质进行搅拌，以在搅拌过程中，通过研磨介质完成对碾茶片的初次研磨；本实施例中，所述销棒3内部中空，且外周面开设有与所述内部研磨腔体21连通的开孔201；
气流分级机4，其通过第一管道组件41与所述介质磨研磨部2的出料口22连通；可根据不同的需求调节气流分级机4的参数，以实现对不同粒径产物的分离；
存储装置5，其连通所述气流分级机4的第一出口42；
集料部6，其通过第二管道组件61连通所述气流分级机4的第二出口43，且同时与大气连通；本实施例中，在气流分级机4的高度方向上，所述第一出口42位于第二出口43下方；
第一阀门组件以及控制部7，且所述第一阀门组件与控制部7连接；
以及引风机14，其出风口通过第三管道组件15分别连通出料口22以及存储装置5内部，用于形成负压环境；
研磨介质完成对碾茶片的初次研磨后，引风机14开启，以形成负压环境，同时，所述控制部7控制第一阀门组件开启，初次研磨产物在负压作用下通过开孔201进入销棒3内部，然后依次经出料口22、第一管道组件41进入所述气流分级机4内，且在气流分级机4的作用下进行分级，使得未满足粒径要求（如粒径大于或等于20μm）的初次研磨产物经第一出口42进入到存储装置5中、满足粒径要求（如粒径小于20μm）的初次研磨产物依次经第二出口43、第二管道组件61进入到所述集料部6中。
进一步的，本发明中的进料组件包括：
进料斗8，其整体为四棱锥形漏斗状结构；
进料管道9，其两端分别对应连通所述进料斗8以及内部研磨腔体21；
进料挡板10，其设置在所述进料斗8内部；本实施例中，所述挡板10可以是双开门式结构设计；
进料挡板控制器11，其分别连接所述挡板10以及控制部7；
以及斜挡片91，其连接所述进料管道9的内壁，且朝向内部研磨腔体21倾斜，使得碾茶片以及研磨介质通过斜挡片91被减速，使其更加匀速的进入到内部研磨腔体21内，避免一次进料过多；
所述控制部7用于控制进料挡板控制器11，进一步通过进料挡板控制器11完成对进料挡板10状态的控制，使得进料挡板10处于打开状态/关闭状态，且当所述进料挡板10处于打开状态时，进料斗8内存储的碾茶片以及研磨介质可通过进料管道9进入至所述内部研磨腔体21中，当所述进料挡板10处于关闭状态时，进料斗8内存储的碾茶片以及研磨介质无法通过进料管道9进入至所述内部研磨腔体21中。
同时，所述第一阀门组件包括：
第一阀门12，其设置在所述第二管道组件61上，且连接所述控制部7；
以及第二阀门9-2，其连通所述引风机14的出风口，且连接所述控制部7。
本发明的抹茶制备装置工作过程如下：
在使用之前，所述控制部7通过进料挡板控制器11完成对挡板10状态的控制，使得进料挡板10处于关闭状态，此时通过进料斗8放入碾茶片以及研磨介质，由于进料挡板10处于关闭状态，碾茶片以及研磨介质只能放在进料挡板10上，无法通过进料管道9进入中至所述内部研磨腔体21中，然后所述控制部7通过进料挡板控制器11控制进料挡板10朝向进料管道9方向打开一定角度（如5°），此时进料挡板10处于打开状态，进料斗8内存储的碾茶片以及研磨介质可通过进料管道9进入至所述内部研磨腔体21中，进一步的，电机1带动销棒3转动，对在内部研磨腔体21与销棒3外壁之间空间内的碾茶片以及研磨介质进行搅拌、混合，使得碾茶片以及研磨介质做离心运动，该过程中，研磨介质对碾茶片进行初次研磨，以将碾茶片粉碎至一定程度；
初次研磨完毕后，引风机14开启，初次研磨产物在负压作用下经开孔201进入销棒3内部，同时控制部7控制第一阀门12、第二阀门9-2打开，使得第二管道组件61、集料部6之间的通路打开，初次研磨产物依次经出料口22、第一管道组件41进入所述气流分级机4内，且在气流分级机4的作用下进行分级，使得未满足粒径要求的初次研磨产物（即粗粉）经第一出口42进入到存储装置5中、满足粒径要求的初次研磨产物（细粉）依次经第二出口43、第二管道组件61进入到所述集料部6中。
如图2所述，本发明中的抹茶制备装置还包括：设置于所述销棒3内部的筛网13，优选的，所述筛网13横截面为正N变形结构，且与销棒3同轴设置；由此，当销棒3内部的初次研磨产物在负压作用下依次经出料口22、第一管道组件41进入所述气流分级机4内时，可通过筛网13对研磨介质进行过滤，使得仅初次研磨产物经出料口22、第一管道组件41进入所述气流分级机4。
进一步的，所述筛网13采用食品级材料哈氏合金制成。
同时，所述介质磨研磨部2包括：
外壳23、内壳24以及冷却夹套25，所述冷却夹套25为双层结构，且设置在所述外壳23、内壳24之间，所述内壳24内部形成有所述内部研磨腔体21，且所述内壳24通过碳化硅陶瓷材料制作而成。
由此，在抹茶的研磨过程中，可通过冷却夹套25及时吸收热量，减小高温对抹茶粒径和色泽品质的不良影响，同时，内壳24采用碳化硅陶瓷材料制成，其具备硬度高、防腐防锈等优点，尤其适合食品物料的研磨。
如图2所述，本实施例中的抹茶制备装置还包括：
滤网16，其罩设在所述引风机14的进风口上，本实施例中，所述滤网16优选为HEPA环形滤网；
第二阀门组件，其设置在所述第三管道组件15上，且连接所述控制部7；
集料箱17，其用于容纳所述集料部6、滤网16的全部/部分，且所述引风机14的进风口位于所述集料箱17内、出风口位于所述集料箱17外；
出料挡板18，其可开合的设置（如铰链连接）在所述集料箱17上；
出料挡板控制器19，且分别连接所述控制部7以及出料挡板18；
初次研磨完毕后，所述引风机14启动，以形成负压环境，使得初次研磨产物在负压作用下经开孔201进入销棒3内部，然后依次经出料口22、第一管道组件41进入所述气流分级机4内；
当未满足粒径要求的初次研磨产物进入到存储装置5中后，所述控制部7控制所述第二阀门组件打开，以使得第三管道组件15与出料口22、存储装置5内部的通路均打开，进一步使得引风机14产生的部分气流流入存储装置5内部，并带动存储装置5内部的、未满足粒径要求的初次研磨产物依次经过第一管道组件41、出料口22再次进入内部研磨腔体21内进行二次研磨，部分气流通过出料口22直接进入内部研磨腔体21内，以对堆积在筛网13上、内部研磨腔体21内的物料粉末进行冲击，防止筛网13堵塞；
进一步的，当集料部6中收集足量的初次研磨产物后，控制部7通过出料挡板控制器19控制出料挡板18打开，从集料箱17中取出集料部6进行更换即可。
进一步的，所述第二阀门组件包括：
第三阀门20，其设置在所述第三管道组件15上，且连接所述控制部7；
以及第四阀门9-4，其连通所述集料部6，且连接所述控制部7。
如图2所述，本实施例中的抹茶制备装置还包括：
第一气体净化组件23，其连通所述进料组件内部，用于对进入进料组件的气流进行净化；
和/或，第二气体净化组件，其连通所述第二管道组件61，用于对进入第二管道组件61的气流进行净化；具体的，所述第二气体净化组件包括第一空气净化器3-3；
和/或，第三气体净化组件24，其连通所述第三管道组件15，且位于所述第二阀门组件与引风机14出风口之间，用于对进入第三管道组件15的气流进行净化；具体的，所述第三气体净化组件包括第二空气净化器3-2。
以下为通过本发明抹茶制备装置进行抹茶制作的具体实施方式。
实施例1：
购买30kg秋季碾茶片，将1kg粒径为2mm的氧化锆珠提前加入进料斗8中，打开进料挡板10，锆珠进入内部研磨腔体21。再将碾茶片放入进料斗8中，通过控制进料挡板10张开角度为5°，张开时间为5s。开启电机1，预运行10分钟后依次开启气流分级机4，开启控制部7，设定阀门开启的频率为3s切换一次开关（开关状态1：开启第一阀门12、第二阀门9-2，关闭第三阀门20、第四阀门9-4，气流方向为内部研磨腔体21至气流分级机4；开关状态2：开启第三阀门20、第四阀门9-4，关闭第一阀门12、第二阀门9-2），开启引风机14，设置机封温度为80℃，研磨时电机1带动销棒3旋转，锆珠与碾茶高速碰撞，产生大量摩擦力，剪切力使得物料粉碎，设置分散盘线速度为4m/s。
所制得的抹茶色泽明亮，碧绿，海苔香浓郁，使用马尔文激光粒度仪和色差仪对所得到的抹茶粉粒径和色度进行测定，抹茶粒径D（50）为16μm，研磨前后L值逐渐增大，b值逐渐减小，a值逐渐增大，说明研磨过程中对于抹茶原本色泽的保留较好，细胞内叶绿素释放的同时减少其氧化，处理后抹茶色泽从暗绿色变为翠绿色，提高抹茶的颜色品质，通过对其茶多酚、游离氨基酸等活性物质进行测定，研磨前后基本没有发生变化，对活性物质的保留情况较好，同时，表1-4中示出了粒度、色度、游离氨基酸、茶氨酸结果。
表1 研磨前后的色度变化
| 研磨前 | 研磨后 | |
| L* | 50.26±0.05 | 55.84±0.03 |
| a* | -3.94±0.03 | -5.84±0.01 |
| b* | 15.70±0.06 | 23.16±0.03 |
表2 研磨前后的茶多酚含量变化
表3 研磨前后的游离氨基酸含量变化
| 研磨时间 | 游离氨基酸含量（%） |
| 0min | 2.78±0.02 |
| 60min | 2.57±0.04 |
| 100min | 2.77±0.02 |
| 140min | 2.71±0.02 |
表4 研磨前后的茶氨酸含量变化
| 研磨时间 | 茶氨酸含量（%） |
| 0min | 0.33±0.01 |
| 60min | 0.29±0.01 |
| 100min | 0.35±0.01 |
| 140min | 0.39±0.00 |
实施例2：
碾茶片为春茶，其他均与实施例1相同，不再赘述，所制得的抹茶更为细腻，色泽鲜绿，研磨前后茶片色泽由暗绿色变为翠绿色，研磨前后粒度变化如图4所示，同时表4示出了研磨前后色度的L值、b值、a值变化趋势，说明研磨过程中对于春茶原本色泽的保留较好，细胞内叶绿素释放的同时减少其氧化，处理后抹茶色泽从暗绿色变为翠绿色，提高茶粉的颜色品质。
表4 研磨前后的色度变化
| 研磨前 | 研磨后 | |
| L* | 52.69±0.23 | 64.47±0.02 |
| a* | -4.17±0.02 | -7.11±0.01 |
| b* | 18.23±0.51 | 28.76±0.06 |
综上所述，本发明能够较好地控制研磨过程中的温度，研磨过程中几乎不接触铁或铜等物质，可在工厂中实现连续化地生产品质优良、安全卫生的抹茶粉，具体如下：
1.介质磨研磨部2的外壳23、内壳24之间装有冷却夹套24，冷却效果好，可在抹茶研磨的过程中及时吸收热量，减小抹茶的粒径和保证色泽品质，内壳24内壁采用碳化硅陶瓷材料，硬度高，防腐防锈，适于食品物料的研磨。
2.整体自动化程度较高，研磨不充分的抹茶能够重新返回内部研磨腔体21中继续研磨，且生产过程中物料不会进入空气中，几乎不产生废料，生产区域安全卫生。
3. 通过对不同阀门开关的控制，能够实现内部研磨腔体21内气流方向的变化，防止单一的气流方向导致内部研磨腔体21内部堵塞，同时使得未达到要求的研磨产物继续进入内部研磨腔体21研磨。
4. 进料时通过控制部7自动控制挡板打开的角度，以控制进料量，同时安装净化组件对气流进行过滤和净化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抹茶制备装置，其特征在于，包括：
电机；
介质磨研磨部，其具有内部研磨腔体；
进料组件，其连通所述内部研磨腔体，碾茶片以及研磨介质通过所述进料组件进入至所述内部研磨腔体；
销棒，其设置于所述内部研磨腔体中，且一端与电机的转动动力输出端连接，用于在所述电机的驱动下转动，以对所述内部研磨腔体中碾茶片以及研磨介质进行搅拌，以通过研磨介质完成对碾茶片的初次研磨；且所述销棒内部中空，且外周面开设有与所述内部研磨腔体连通的开孔；
气流分级机，其通过第一管道组件与所述介质磨研磨部的出料口连通；
存储装置，其连通所述气流分级机的第一出口；
集料部，其通过第二管道组件连通所述气流分级机的第二出口；
第一阀门组件以及控制部，且所述第一阀门组件与控制部连接；
以及引风机，其出风口通过第三管道组件分别连通出料口以及存储装置内部，用于形成负压环境。
2.如权利要求1所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述进料组件包括：
进料斗；
进料管道，其两端分别对应连通所述进料斗以及内部研磨腔体；
进料挡板，其设置在所述进料斗内部；
进料挡板控制器，其分别连接所述挡板以及控制部。
3.如权利要求2所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述进料组件还包括：斜挡片，其连接所述进料管道的内壁，且朝向内部研磨腔体倾斜。
4.如权利要求1所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述第一阀门组件包括：第一阀门，其设置在所述第二管道组件上，且连接所述控制部；以及第二阀门，其连通所述引风机的出风口，且连接所述控制部。
5.如权利要求1所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述抹茶制备装置还包括：设置于所述销棒内部的筛网，所述筛网与销棒同轴设置。
6.如权利要求1所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述介质磨研磨部包括：外壳、内壳以及冷却夹套，所述冷却夹套设置在所述外壳、内壳之间，所述内壳内部形成有所述内部研磨腔体。
7.如权利要求1所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述抹茶制备装置还包括：滤网，其罩设在所述引风机的进风口上；
第二阀门组件，其设置在所述第三管道组件上，且连接所述控制部；
集料箱，其用于容纳所述集料部、滤网的全部/部分，且所述引风机的进风口位于所述集料箱内、出风口位于所述集料箱外。
8.如权利要求1所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述抹茶制备装置还包括：出料挡板，其可开合的设置在所述集料箱上；出料挡板控制器，且分别连接所述控制部以及出料挡板。
9.如权利要求7所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述第二阀门组件包括：第三阀门，其设置在所述第三管道组件上，且连接所述控制部；以及第四阀门，其连通所述集料部，且连接所述控制部。
10.如权利要求1所述的抹茶制备装置，其特征在于，所述抹茶制备装置还包括：第一气体净化组件，其连通所述进料组件内部，用于对进入进料组件的气流进行净化；
和/或，第二气体净化组件，其连通所述第二管道组件，用于对进入第二管道组件的气流进行净化；
和/或，第三气体净化组件，其连通所述第三管道组件，且位于所述第二阀门组件与引风机出风口之间，用于对进入第三管道组件的气流进行净化。
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|---|---|---|---|
| CN202210360924.7A CN114732061A (zh) | 2022-04-07 | 2022-04-07 | 一种抹茶制备装置及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115228558A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-25 | 安徽农业大学 | 一种自动供料的连续化石磨抹茶机组及控制方法 |
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