基于S7-300型PLC的茶葉智能化殺青裝置＊

張俊麗

（湘西民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 吉首 416000）

智能化殺青裝置是在傳統(tǒng)殺青設(shè)備的基礎(chǔ)上加裝了PLC控制單元，使其更加智能化[1]具有以下幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是能實(shí)現(xiàn)電加熱殺青系統(tǒng)的溫度、時(shí)間精確實(shí)時(shí)控制，確保不同產(chǎn)地、不同工作人員炒制的黃金茶保持基本一致的品質(zhì)；二是采用電加熱，解決了燃煤、染生物質(zhì)加熱產(chǎn)品二次污染的問題；三是采用軟件控制殺青裝置旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而控制加熱時(shí)間，可以減少監(jiān)控操作人員。且殺青裝置可連續(xù)長時(shí)間工作，人力替代效果明顯[2]。

1 產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)

本茶葉智能化殺青裝置，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括立式筒，立式筒外壁上固定有PLC和電子換向閥，立式筒外壁上設(shè)有蒸汽入口和蒸汽出口，蒸汽入口設(shè)有電動(dòng)球閥，立式筒內(nèi)壁上固定有溫度傳感器，立式筒頂部設(shè)有入料口，立式筒壁下部設(shè)有出料門。其特征在于，立式筒頂部中心固定第一電機(jī)，第一電機(jī)輸出端固定連接有轉(zhuǎn)軸，立式筒內(nèi)壁上固定數(shù)個(gè)倒錐臺(tái)形板，倒錐臺(tái)形板壁上沿圓周均布有透氣通孔，倒錐臺(tái)形板中心有過料孔，轉(zhuǎn)軸從過料孔中穿過，每個(gè)倒錐臺(tái)形板的上方和下方都有錐形板固定在轉(zhuǎn)軸上，錐形板壁上沿圓周均布有透氣通孔，轉(zhuǎn)軸底部固定有錐形揉捻板，下方有能在立式筒中滑動(dòng)的圓形揉捻板，圓形揉捻板上有波浪形凸條。俯視圖如圖2所示，圓形揉捻板通過伸縮桿與圓形支撐板連接，圓形支撐板頂部有第二電機(jī)，第二電機(jī)輸出端固定偏心輪，偏心輪與圓形揉捻板中心接觸，圓形支撐板底部中心通過氣缸與立式筒底部中心連接，氣缸與電子換向閥通過管道連接，出料門的水平位置要高于圓形揉捻板的起始位置，第一電機(jī)、第二電機(jī)、溫度傳感器、電動(dòng)球閥、電子換向閥與PLC電連接。

圖1 智能殺青裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 圓形揉捻板俯視圖

2 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

2.1 結(jié)構(gòu)

錐形揉捻板底部和圓形揉捻板頂部沿圓周均布有波浪形凸條，圓形揉捻板底面直徑小于錐形板底面直徑，伸縮桿為活塞結(jié)構(gòu)，活塞結(jié)構(gòu)中的活塞缸上帶有一個(gè)氣孔，PLC型號(hào)為S7-300，電子換向閥為二位四通電子換向閥，電動(dòng)球閥為Q941F電動(dòng)法蘭球閥，圓形揉捻板頂面為向立式筒軸心集中的弧形面[3]。

2.2 效果優(yōu)勢(shì)

該殺青裝置將殺青和揉捻結(jié)合為一體，重復(fù)的錐形板和倒錐臺(tái)形板的設(shè)置，使得茶葉在錐面上分散，特別是在倒錐臺(tái)形板中下落到錐形板的錐面上，此時(shí)茶葉會(huì)受到一個(gè)向外甩的力，再加上自重，就類似于拋了。另外在殺青時(shí)不會(huì)受到葉片的破壞，提升茶葉品質(zhì)[4]。

3 設(shè)計(jì)思路

該殺青裝置由西門子S7—300型PLC控制著第一電機(jī)、第二電機(jī)、溫度傳感器、電動(dòng)球閥和電子換向閥等。蒸汽入口處進(jìn)入熱蒸汽，保證立式筒內(nèi)的溫度，筒頂部的溫度傳感器根據(jù)茶葉殺青溫度需要控制著筒內(nèi)的溫度。當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)，準(zhǔn)備好需要?dú)⑶嗟牟枞~，從頂部入料口導(dǎo)入殺青裝置中的第一個(gè)錐形板中。其中第一電機(jī)連接著殺青裝置內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸，通過轉(zhuǎn)軸控制所有的錐形板，錐形板板壁上均勻分布著透氣通孔，錐形板轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，鮮茶葉中部分水分蒸發(fā)，茶葉變軟；錐形板上變軟的茶葉下落到倒錐形臺(tái)板，繼續(xù)進(jìn)行水分蒸發(fā)。因該茶葉殺青裝置中有數(shù)個(gè)倒錐形臺(tái)板，每個(gè)倒錐形臺(tái)板的上方和下方都有錐形板固定在轉(zhuǎn)軸上，所以茶葉水分蒸發(fā)是個(gè)循環(huán)拋—蒸—悶的過程，充分保證了茶葉受熱均勻，促進(jìn)茶葉良好香氣的形成，殺青品質(zhì)高[5]。完成殺青的茶葉會(huì)落到錐形揉捻板，錐形揉捻板下方為圓形揉捻板，兩個(gè)揉捻板相互配合，圓形揉捻板上有波浪形凸條，進(jìn)行茶葉揉捻過程，茶葉通過揉捻形成其緊結(jié)彎曲的外形。圓形揉捻板在立式筒中是可以滑動(dòng)的，通過伸縮桿與原型支撐板連接，原型支撐板由第二電機(jī)控制，出料門的水平位置略高于原型揉捻板的起始位置，這樣有利于揉捻好的茶葉通過出料口，整套茶葉殺青揉捻流程結(jié)束。本殺青裝置結(jié)構(gòu)簡單，將殺青和揉捻同時(shí)完成，降低了成本，方便維修[6]。

4 使用性能

為了對(duì)比分析該殺青裝置與傳統(tǒng)殺青制作炒湘西黃金茶品質(zhì)差異，在2021年4月于湖南省湘西土家族苗族自治州古丈縣默戎鎮(zhèn)盤草茶葉農(nóng)民專業(yè)合作社工廠制作了春茶，在保證新鮮茶葉和其它工藝一模一樣的前提條件下，分別用該智能化殺青裝置和傳統(tǒng)方式進(jìn)行殺青和揉捻。茶葉制作后，按照《茶取樣》(GB/T 8302—2013)標(biāo)準(zhǔn)方法取樣，由7位評(píng)茶員組成評(píng)定小組，并進(jìn)行評(píng)審，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《茶葉感官審評(píng)方法》(GB/T 23776—2018)的規(guī)定，采取評(píng)分的方法進(jìn)行。審評(píng)項(xiàng)目評(píng)分包括外形(25%)、香氣(25%)、滋味(30%)、湯色(10%)和葉底(10%)，評(píng)分取平均值[7]。從表1中可以看出湘西黃金茶采用該智能殺青裝置進(jìn)行殺青操作，其評(píng)審項(xiàng)目均優(yōu)于傳統(tǒng)殺青工藝。

表1 智能殺青裝置殺青與傳統(tǒng)殺青制作湘西黃金茶品 質(zhì)審評(píng)結(jié)果

5 結(jié)語

綜上所述，該種基于PLC的茶葉智能化殺青裝置結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比高。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，湘西黃金茶采用智能殺青裝置進(jìn)行殺青工藝，其外形、香氣、滋味、湯色和葉底是優(yōu)于傳統(tǒng)滾筒殺青工藝的。該智能殺青裝置的應(yīng)用明顯提高了湘西黃金茶的品質(zhì)。