CN213153775U - 一种智能去除内外污染物的农产品生产装备 - Google Patents

一种智能去除内外污染物的农产品生产装备 Download PDF

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徐陈娟
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Abstract

本实用新型公开了一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,属于生产加工技术领域,包括依次相连的清洗单元(1)、粉碎单元(2)、磨浆单元(3)、固液分离单元(4)、液体澄清单元(5)、电渗析单元(6)、膜过滤单元(7)、搅拌浆化单元(8)和制粒单元(9)以及控制单元(16)等;采用本生产装备进行农产品比如茶叶生产,一方面可以更为完全地清除表面的粉尘、农残等污染物;另一方面可以大幅去除农产品内含的氟盐,使原来高达700‑1000mg/kg的氟含量在制成成品后降至260mg/kg以下;而且,本实用新型的装备由于设置有控制单元,整个装备的生产流程从总控进料量开始到完成制粒,可以实现连续化生产,效率大大提高,且能实现加工鲜叶2000kg/h的规模生产。

Description

一种智能去除内外污染物的农产品生产装备
技术领域
本实用新型涉及生产加工技术领域,尤其涉及一种智能去除内外污染物的农产品生产装备。
背景技术
目前的藏茶,存在一个比较突出的问题是:氟含量较高。
氟是自然界分布最广的元素之一,也是人体必要的微量元素之一,在骨骼和牙齿的形成过程中有着重要的作用,然而长期过量的摄入氟会产生牙齿和骨骼疾病。此外,长期饮用高氟水还会使铝在体内大量积蓄和吸收,容易引起老年痴呆和人体过快衰老。而如前所述,藏茶作为高原人群长期饮用的民生茶,由于饮用量大,所以其氟在体内蓄积更多,对于饮用人群的身体机能,特别是对人体牙齿、骨骼危害很大(俗称饮茶性氟骨病)。
究其原因,茶树与其它作物有所不同,具有富集氟离子的作用。氟是一种生物活性较强的卤族元素之一,茶叶生长时间越长富集的氟离子越多。而制作黑茶的茶叶原料通常成熟度高,在茶树上生长周期长,因此富集氟较多。氟在茶叶中主要以无机盐氟化钠和氟化铝存在,使得黑茶中的氟离子含量远远超过国家标准。据报道,对于黑茶原料 --茶原叶,在茶树上生长期六七十天以上,其氟含量就达到700-1000mg/kg,但是国家标准GB 19965-2005规定茶叶中的氟含量不得高于300mg/kg。
目前,对于降低茶叶中氟含量的问题,茶业领域也做了很多研究和实验,比如从种植过程对氟含量进行控制,包括低氟品种的培育、土壤环境的改良、农药化肥的控制等;又比如采用降氟剂进行化学降氟。这些方法一方面存在周期长、难度大等问题,另一方面化学剂除氟存在二次污染等问题。公开号为CN 109105586 A,专利名称为“一种制备低氟速溶茶粉的方法”的专利,公开了一种采用电渗析方法去除茶叶水提取物中氟离子的方法,其具体方法是先将熟茶即茶成品粉碎后沸水加压浸提、过滤去渣,得到提取的茶叶水,然后采用电渗析法去除茶叶水中的氟离子,再将去除氟离子的茶叶水干燥得到茶粉。这种方法存在以下缺点:一是该方法是将茶叶制成半成品后再加工除氟,茶叶中很多不易溶于水的有益物质存在于茶叶渣中,会因为去渣而丢失,导致茶叶中很多有益成分会损失,尤其是对于黑茶,其中的茶多酚、茶多糖、茶色素等等有益成分损失较多,并在干燥时香气物质损失很大;二是这种方法所得到的低氟茶成品是茶粉或茶膏(深加工产品),加工成本高;第三是不论从饮茶的方式,还是风味等方面,都不易推广,传统饮茶人士较难接受这种深加工茶制品。
本申请的实用新型人曾尝试在杀青前先对原料进行水洗,但是发现水洗后会损坏叶片边缘,而且水洗后叶片表面水含量过高,接下来的杀青工序的杀青效果差,颜色不绿,影响所得茶成品的品质、能耗高、等不利因素。公开号为CN 110353058 A、专利名称为“一种降低茶叶氟含量的茶叶制备方法”的中国专利,其是在传统的揉捻工序中加水揉捻,以除去茶叶表面的粉尘、杂质,并且将部分氟溶解在水中除去,但是,这种方法也会将溶于水中的茶汁一起去除,对茶叶中的有益物质损失较大。
也就是说,现有的对黑茶尤其是雅安藏茶进行除氟的方法都不理想,需要进一步改进。而且,目前也没有专门的设备用于茶叶内外污染物尤其是氟去除的可以实现工业化生产的设备。
黑茶原料选用较成熟的茶叶(比如一芽五叶以上的红苔鲜叶,传统边销茶原料),因其生长周期长,有利于降低“三高”的有益物质多,但采用常规的传统茶叶生产方法氟含量超标,不能与黑茶的保健功效兼容。同时,表面粘附的空气粉尘杂质、农药化肥残留等等累积多,而传统的黑茶(边销茶)生产方法,是不对鲜叶表面的粉尘等污染物进行清洗处理的,只是将采摘的鲜叶直接进行杀青、揉捻等工序做成成品。
而本专利“一种智能去除内外污染物的农产品生产装备”,降氟达标,又不损失鲜叶内含物质,并对鲜叶外来的污染物充分清洗去除,更清洁、卫生、安全。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于:提供一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,以解决上述问题。
为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是这样的:一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,包括清洗单元、粉碎单元、磨浆单元、固液分离单元、液体澄清单元、电渗析单元、膜过滤单元、搅拌浆化单元和制粒单元。其中,所述清洗单元、粉碎单元、磨浆单元、固液分离单元、液体澄清单元、电渗析单元、膜过滤单元、搅拌浆化单元和制粒单元依次相连,所述固液分离单元、液体澄清单元也与搅拌浆化单元连接。
作为优选的技术方案:还包括储水单元,所述储水单元分别与所述膜过滤单元和粉碎单元连接。便于将膜过滤单元得到的水进行二次利用,一方面节约了水消耗,另一方面也将水中的有益成分回收利用,尽可能保留茶叶中的有益成分。
作为优选的技术方案:所述固液分离单元分离固体与液体物质,所述固液分离单元包括第一级滚圆圆筛机、第二级立式振动圆筛机、第三级离心固液分离机和烘干粉碎机。其中,所述滚圆圆筛机、立式振动圆筛机和离心固液分离机依次相连,所述离心固液分离机的液体部分进入所述液体澄清单元,所述滚圆圆筛机分离出的固体物质进入所述烘干粉碎机得到茶叶干粉末,所述滚圆圆筛机、立式振动圆筛机和离心固液分离机分离后的的固体物质都进入搅拌浆化单元。
在本申请中,如果要充分浸出其中的氟离子,需要在磨浆单元尽量磨细破壁,但是,如果磨得太细,所得的鲜叶末茶溶液在后续分离中就非常困难,采用常规设备分离难度大,分离效率极低,而且容易堵塞,不能实现连续化生产;
所以,本申请优选在固液分离单元与液体澄清单元之间,依次设置有三级固液分离,并优选设置有防筛网堵塞设计。具体而言,第一级滚圆筛机初分离,筛网30-50目,并配有微型水泵一个,抽取分筛后的液体喷洒于筛网上自动清洗滚圆机筛网,避免停机清洗;第二级立式振动圆筛机,分离大于150-300目的固体物质,其立式振动圆筛机的特点在于:1、筛选干净,分级明确;2、子母网架,筛网下有弹跳小球自动清洗筛网,筛网不易损坏,使用寿命长;3、立式振动电机,可调节物料在机器上的运动轨迹,自动排料;4、加厚304不锈钢板,使用寿命更长;第三级在分离≧5微米(即2500目布袋)以上的固体物质时2台1000型的离心固液分离机,轮流工作,不停生产。同时,固液分离单元与搅拌浆化单元之间还设置有烘干与粉碎单元,将第一级初分离得到的固体物质烘干粉碎后用于浆化,不丢失茶叶固体物质,充分利用茶叶中的有益成分。
需要说明的是,本实用新型的装备,可以应用于各种有表面污染物以及某一或者某些元素含量过高的农产品,比如前述的较为典型的藏茶。
作为优选的技术方案:所述液体澄清单元、电渗析单元、膜过滤单元,每个单元都设计成4组。在生产过程中,实际每个单元都只需 3组就能完成设计所需的产量,剩余的一组处于清洗状态。待清洗完成后,依次替换3组运行装备中的一组,被替换的一组又处于清洗状态。循环往复,始终保持3组装备生产运行,一组装备处于清洗状态,即4组装备依次轮流清洗和运行,避免停机清洗,保证连续工业化生产。
作为优选的技术方案:所述清洗单元包括槽体,所述槽体内平行设置有两根转轴,所述两根转轴交错设置有搅拌杆,所述搅拌杆的前端设置有扁平段,所述扁平段相对于两根转轴所形成的平面倾斜设置,在搅拌清洗鲜叶时,推动物料往前运动。所述搅拌杆与转轴螺纹连接,可调节扁平段的倾斜角度,尤其采用本专利特殊设计的清洗设备,可以提高清洗效率,相对于传统的清洗设备,清洗效率提高至少30%,保证茶叶品质,尤其是针对五叶以上的红苔鲜叶,其表面污染物附着更牢更不易清洗,采用高压汽泡加喷水相结合的传统方法,很难达到预想的效果。
对于“一种智能去除内外污染物的农产品生产装备”,申请人已经申请了专利,申请号为202010046235X。虽然采用该专利方法,能够将藏茶的氟含量从700-1000g/kg降至300mg/kg以下,但是该方法所采用的装备,很多子设备比如清洗单元1、固液分离单元4、液体澄清单元5、电渗析单元6和膜过滤单元7等都是采用现成的市售装备,而市售设备存在:1、固液分离的筛网一旦堵塞便需要全程停机清洗;2、市售设备在连续工作一天后也需要全程停机清洗才能继续生产使用。停机清洗耽误工人有效生产时间,耗费大,成本高,产量低,而采用本专利改进的装备,边生产,边清洗,不停机,长期不间断连续运行,从而提高生产效率35%以上,大幅度降低企业生产成本。
与现有技术相比,本实用新型的优点在于:采用本实用新型的生产装备进行茶叶生产,一方面可以更为完全地清除茶叶表面的粉尘、农残等污染物,另一方面不仅大幅去除茶叶内含的氟盐,使茶原叶高达700-1000mg/kg的氟含量在制成茶成品后进一步降至260mg/kg以下,而且完整保留茶叶中所有的有益成分和风味物质,同时保留茶叶本身的饮用方式。
另外,本实用新型通过各单元的有机结合以及控制单元的智能控制,可以实现连续化生产,传统生产装备10人完成的产量,采用本实用新型装备只需3-4人就能完成,不仅生产效率大大提高,而且减轻个人劳动强度50%以上,并能实现加工鲜叶2000kg/h及以上级的工业化规模生产,具有良好的经济效益。这种新装备生产所得的黑茶成品,内含物溶出快,清澈透明,不需长时间熬煮,干净,方便。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的生产设置连接示意图;图中,箭头方向为物料行进方向;
图2为图1中清洗设备的结构示意图。
图中:1、清洗单元;1-1、槽体;1-2、转轴;1-3、搅拌杆;1-4、扁平段;2、粉碎单元;3、磨浆单元;4、固液分离单元;5、液体澄清单元;6、电渗析单元;7、膜过滤单元;8、搅拌浆化单元;9、制粒单元;10、储水单元;4-11、滚圆圆筛机;4-12、立式振动圆筛机; 4-13、离心固液分离机;4-14、烘干粉碎机;5-15、离心分离机; 16、控制单元。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型实施例中,茶叶原料和制得的成品茶颗粒中氟含量的测定,均采用国家砖茶氟含量标准GB 19965-2005,GH/T 1126-2016- 茶叶氟含量控制技术规程,附录A所记载的方法。
实施例1:
一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,如图1-2所示,包括清洗单元1、粉碎单元2、磨浆单元3、固液分离单元4、液体澄清单元5、电渗析单元6、膜过滤单元7、搅拌浆化单元8和制粒单元9,其中,所述清洗单元1、粉碎单元2、磨浆单元3、固液分离单元4、液体澄清单元5、电渗析单元6、膜过滤单元7、搅拌浆化单元8和制粒单元9依次相连,所述固液分离单元4、液体澄清单元5也与搅拌浆化单元8连接;
为了充分利用膜过滤透出液中的水和少量小分子量的有益成分,本实施例中,还包括储水单元10,所述储水单元10分别与所述膜过滤单元7和粉碎单元2连接;
所述固液分离单元4与搅拌浆化单元8之间还设置有烘干与粉碎单元4-14;
为了使进入液体澄清单元5的溶液固体物含量低,澄清效率更好,效果更好,本实施例中:所述固液分离单元4与液体澄清单元5还依次设置有滚圆筛机固液分离单元4-11、立式振动圆筛机4-12和离心脱水单元4-13;
为了改善清洗效果,本实施例中:所述清洗单元1包括槽体1-1,所述槽体1-1内平行设置有两根转轴1-2,所述两根转轴1-2上均匀设置有搅拌杆1-3,所述搅拌杆1-3在两根转轴1-2上交错设置,所述搅拌杆1-3与转轴1-2螺纹连接可调节扁平段角度,所述搅拌杆1-3的前端设置有扁平段1-4,所述扁平段1-4相对于两根转轴1-2 所形成的平面倾斜设置在搅拌清洗时推动物料往前运动;尤其对于五叶以上的红苔鲜叶,成熟度高,耐搅拌,叶面污渍较多且粘附紧,如果采用现成市售的XC110*4000型双轴短柄洗菜机,是用汽泡磨搓、高压喷水冲洗相结合的方法清洗,在清洗后茶叶表面仍能看到明显污迹,即便调慢搅拌速度使其在清洗设备中停留时间延长,仍然没有明显改善。而采用本实用新型的上述设备,一轴15把柄,另一轴16把柄,双轴31把柄,每分钟旋转40转,每分钟31×40=1240次把柄翻滚搅动,即每分钟双轴搅动磨搓1240次并带动茶叶相互磨搓。茶叶从进口到出口需2分钟,双轴搅动鲜叶翻滚磨搓2480次,然后通过输送带带出水面后,设置有两个螺旋高压喷头清洗污渍,得到清洗外来污染物后的洁净鲜叶。在现成市售的XC110*4000型双轴短柄洗菜机基础上,本实用新型的上述设备清洗效率至少可提高30%;
采用上述生产装备进行生产的方法如下:
⑴、水洗鲜叶:将采摘进厂的鲜叶,一芽四到五叶,生长周期 35-40天,经过测定,其氟含量为501mg/kg的鲜叶(即将鲜叶干燥制成干茶测量的氟含量),按设计限量经输送带将鲜叶送到清洗单元 1进行充分连续搅拌水洗,得到水洗洁净鲜叶;
⑵、粉碎磨浆:将水洗鲜叶步骤1所得到洁净鲜叶送入粉碎单元 2进行粉碎。本实施例的粉碎单元2为55KW-600型的锤片式粉碎机,粉碎鲜叶按每1kg鲜叶加水2kg的比例粉碎得到鲜叶水溶液,再送入磨浆单元3进行充分磨细破壁,使细胞液溶出,最后得到鲜叶末茶溶液。本实施例的磨浆单元3为22KW-330型磨浆机。
⑶、固液分离:将磨浆单元步骤3得到的鲜叶末茶溶液送入固液分离单元4进行固液分离。本实施例的固液分离单元4的第一级4-11 滚圆筛机YS800型进行初分离,筛网30目,滚圆筛机配有微型水泵 25型-SBFX一个,抽取分离后的液体喷洒于筛网上自动清洗滚圆机筛网,避免停机清洗;第一级滚圆筛机分离的液体进入第二级4-12立式振动圆筛机S49-B1200型,分离大于200目的固体物质(其立式振动圆筛机的特点在于:1、筛选干净,分级明确;2、子母网架,筛网下有弹跳小球自动清洗筛网,筛网不易损坏,使用寿命长;3、立式振动电机,可调节物料在机器上的运动轨迹,自动排料;4、加厚304 不锈钢板,使用寿命更长);第二级得到的鲜叶末茶溶液进入第三级 4-13,第三级配制两台1000型的离心固液分离机,筛网孔≧5微米 (即2500目布袋),分离5微米以上的固体物质,2台1000型的离心固液分离机,轮流工作。
固液分离单元4与搅拌浆化单元8之间,设置有第一级4-11滚圆固液分离机初分离得到的固体物质进入烘干粉碎单元4-14,得到固体茶叶干粉末,与立式圆筛机4-12、离心固液分离机4-13得到的固体物质按比例分别送入500KG型搅拌机搅拌浆化单元8,不丢失所有茶叶固体物质。
⑷、液体澄清:固液分离单元得到的鲜叶茶水溶液,送入5液体澄清单元HR/XS8040-ZJ-4型,澄清液单元5分离的透出液进入下一级电渗析单元6;排出的固体与液体混合浓液进入离心分离单元5-15。 5-15分离的液体通过单列的管道回流到澄清液单元5,同时固体物质进入搅拌浆化单元8。
⑸、电渗析脱氟盐(去氟):将步骤液体澄清单元5得到的茶水澄清液泵入电渗析单元6工作室内,带负电荷的氟离子透过纳滤膜流向正极板,带正电的钠离子透过纳滤膜流向负极板,经过三级电渗析脱氟后,茶水溶液由原来的含氟48mg/kg,降到3-6mg/kg,得到脱氟盐茶水溶液;电渗析单元6液体输出端,设置有液体氟离子检测传感器(0-20mg/L)并与控制单元16电连接,控制单元16能观测到生产设备脱盐率的工作状态;
⑹、膜过滤浓缩:将步骤6得到脱氟盐茶水溶液再进入膜过滤单元7,通过纳滤膜HR/XS8040-JD-4脱水浓缩得到脱氟鲜叶茶汁浓缩液和透出液,透出液又进入储水罐10,通过泵将储水罐的水泵入粉碎单元2进行二次利用,同时输出脱氟的鲜叶浓缩茶汁,在输出端设置有液体浓度传感器并与控制单元16,在控制单元16能观测到液体浓度状况。
⑺、搅拌浆化:将步骤膜浓缩单元7得到的茶汁浓缩液,固液分离单元4-12、4-13、4-14和澄清单元5-15得到的所有固体物质,都进入搅拌浆化单元8,搅拌浆化得到含水约为68%的固体浆化鲜叶末。搅拌浆化单元采用两台500KG型搅拌机轮流连续工作。
(8)、制粒:将步骤搅拌浆化单元8得到的固体浆化鲜叶末,送入制粒单元9得到鲜叶末茶颗粒。制粒单元9采用的设备是江阴双头 320型制粒机,所得的鲜叶末茶颗粒,经测定氟含量为195mg/kg(虽然水溶液中氟含量降到5mg/kg,但是固体茶叶末中的氟含量仍然较高,二者合并后制成茶颗粒,按干茶叶计的氟含量为195mg/kg)。
半成品制作:将步骤制粒单元9得到的鲜叶末茶颗粒,进行传统四大茶类不同的制作工艺,制得各种茶成品,即:1、所得的鲜叶末茶颗粒经过3-5小时的红茶酶促发酵、烘干,得到颗粒红茶;2、所得的鲜叶末茶颗粒经杀青、烘干,得到颗粒绿茶;3、所得的鲜叶末茶颗粒经杀青、烘干、浅发酵黄茶工艺,得到颗粒黄茶;4、所得的鲜叶末茶颗粒经杀青、烘干、深度发酵的黑茶工艺,得到颗粒黑茶。在四大茶类中,优选制作黑茶(藏茶)。
本申请的生产设备为连续化生产线,只需清洗单元1进料控制工作人员一人,固液分离单元4更换和清洗布袋工作人员一人,搅拌浆化单元8按固体、液体比例配料工作人员一人,控制单元16配技术人员一人,观测、调整1-9单元的运行情况。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,其特征在于:包括清洗单元(1)、粉碎单元(2)、磨浆单元(3)、固液分离单元(4)、液体澄清单元(5)、电渗析单元(6)、膜过滤单元(7)、搅拌浆化单元(8)和制粒单元(9),其中,所述清洗单元(1)、粉碎单元(2)、磨浆单元(3)、固液分离单元(4)、液体澄清单元(5)、电渗析单元(6)、膜过滤单元(7)、搅拌浆化单元(8)和制粒单元(9)依次相连,所述固液分离单元(4)、液体澄清单元(5)也与搅拌浆化单元(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,其特征在于:还包括储水单元(10),所述储水单元(10)分别与所述膜过滤单元(7)和粉碎单元(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,其特征在于:所述固液分离单元(4)包括第一级滚圆圆筛机(4-11)、第二级立式振动圆筛机(4-12)、第三级离心固液分离机(4-13)和烘干粉碎机(4-14);其中所述滚圆圆筛机(4-11)、立式振动圆筛机(4-12)和离心固液分离机(4-13)依次相连;所述离心固液分离机(4-13)的液体部分进入所述液体澄清单元(5);所述液体澄清单元(5)还包括离心分离机(5-15);所述滚圆圆筛机(4-11)分离出的固体物质进入所述烘干粉碎机(4-14)得到茶叶干粉末;所述烘干粉碎机(4-14)、立式振动圆筛机(4-12)、离心固液分离机(4-13)、离心分离机(5-15)分离的固体物质和膜过滤单元(7)浓缩的鲜叶汁都进入搅拌浆化单元(8)。
4.根据权利要求3所述的一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,其特征在于:所述滚圆圆筛机(4-11)的筛孔孔径为30-50目;所述立式振动圆筛机(4-12)的筛孔孔径为150-300目;所述离心固液分离机(4-13)设置有孔径≧2500目的布袋,共三级分段高效固液分离。
5.根据权利要求1所述的一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,其特征在于:所述清洗单元(1)包括槽体(1-1),所述槽体(1-1)内平行设置有两根转轴(1-2),所述两根转轴(1-2)上均匀设置有搅拌杆(1-3),所述搅拌杆(1-3)在两根转轴(1-2)上交错设置,所述搅拌杆(1-3)与转轴(1-2)螺纹连接,所述搅拌杆(1-3)的前端设置有扁平段(1-4),所述扁平段(1-4)相对于两根转轴(1-2)所形成的平面倾斜设置。
6.根据权利要求1所述的一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,其特征在于:所述液体澄清单元(5)分离的透出液进入电渗析单元(6);排出的固体与液体混合浓液进入离心分离机(5-15);所述离心分离机(5-15)分离的液体通过单列的管道回流到液体澄清单元(5),同时固体物质进入搅拌浆化单元(8)。
7.根据权利要求1所述的一种智能去除内外污染物的农产品生产装备,其特征在于:还包括控制单元(16),从清洗单元(1)到制粒单元(9)均设置有电力过载保护装置和装备运行故障报警装置;电渗析单元(6)还配有脱盐监测传感器;膜过滤单元(7)配有液体浓度监测传感器,所述控制单元(16)与所述电力过载保护装置、装备运行故障报警装置、脱盐检测传感器、液体浓度检测传感器电连接。
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