一种乌龙茶连续做青装备及控制方法

本发明涉及茶叶加工，具体是一种乌龙茶连续做青装备及控制方法。

背景技术：

1、传统做青工艺即人工做青包括摇青、凉青及并筛等几道工序，摇青主要通过人力摇动筛盘使茶鲜叶在筛盘上做空间运动，使茶鲜叶翻滚，碰撞摩擦，使茶鲜叶的表面产生轻度的萎凋，最终形成绿叶镶红边的品质。摇青一般需要分为多次，完成初次摇青后将初次摇青后的茶鲜叶置于凉青架上，静置一段时间在此过程中细胞内水分向叶片表面散发，含水率进一步下降实现进一步萎凋，同时鲜叶片软化以便第二次摇青，完成摊凉工序后，由于摊凉后的茶鲜叶含水率减小体积减小，而摇青筛面上又要保证有一定体积的茶叶，所以一般要进行并筛即将完成初次摇青的两个筛盘上的茶叶并入一个筛盘，再进行第二次摇青，通过多次摇青及凉青使茶鲜叶的含水率下降到60％左右，最终完成乌龙茶做青工序实现乌龙茶独特的香气和滋味品质。

2、传统做青基本由人力完成，虽然品质极佳，但制茶师的劳动强度很大，且生产效率很低。目前已有一些单机生产的机械化做青设备，如滚筒摇青机和凉青机，将茶叶放入滚筒摇青的滚筒内使茶鲜叶旋转发生碰撞，在凉青机上完成凉青以完成上述的做青工序，但滚筒式摇青机是做定轴转动而传统的人工摇青是在空间做旋转摇动，茶鲜叶在滚筒摇青机的滚筒内沿着滚筒轴线方向(z轴)并不受力，而传统摇青筛内的鲜叶在空间三个方向(x轴、y轴、z轴)均受力，这就造成了目前滚筒式摇青机的摇青品质并不理想，此外滚筒式摇青机无法实现凉青和并筛工序。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种乌龙茶连续做青装备及控制方法。本发明能够实现自动化、连续化、智能化的做青作业，有利于提高做青效率和做青质量。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种乌龙茶连续做青装备，整个装备包括初次摇青单元、二次摇青单元、三次摇青单元、温度湿度控制单元和plc控制单元，整个装备布置于无尘车间内通过plc控制模块控制机器自动完成整个做青工艺。

4、作为本发明再进一步的方案：沿着茶叶传输方向依次布置的初次摇青单元、二次摇青单元、三次摇青单元，所述三个摇青单元中均包含升运称重机和摇青凉青机且结构相同，三个摇青单元的加料口和出料口彼此衔接配合，不同摇青单元将对茶鲜叶进行不同程度符合摇青工艺的摇青；

5、所述不同摇青单元将对茶鲜叶进行不同程度符合摇青工艺的摇青，其不同具体在于为满足摇青工艺的要求不同摇青单元所设置的摇青时间不同，不同摇青单元完成摇青后所设置的凉青时间不同，以及不同摇青单元对于茶鲜叶摇青幅度不同，具体设计为初次摇青单元的摇青时间设定为5～7min，凉青时间设定为40～55min，摇青筛盘与水平面最大夹角为7°，二次摇青单元的摇青时间设定为7～9min，凉青时间设定为55～65min，摇青筛盘与水平面最大夹角为12°，二次摇青单元的摇青时间设定为9～11min，凉青时间设定为35～45min，摇青筛盘与水平面最大夹角为17°；

6、初次摇青单元中的第一升运称重机，其包括升运电机、升运输送带和称重卸料机构，升运电机负责提供动力带动升运输送带，将茶鲜叶提升，随后落入到称重卸料机构，所述称重卸料机构包括称重料斗，料斗底板，s型拉压力传感器模块，称重料斗支架，在称重料斗两侧安装有称重料斗支架，在称重料斗与称重料斗支架之间布置有s型拉压力传感器模块，用以对落入到称重料斗中的茶鲜叶进行称重定量，所述料斗底板与称重料斗铰接可绕一侧转动，同时一侧设置有光轴滑轨，其上装有滑环二者同轴配合滑环可在光轴滑轨上自由滑动，称重料斗一侧安装有电动推杆，电动推杆自由端与料斗底板上的滑环铰接，用以驱动料斗底板转动，当推杆达到行程终点时料斗底板开启至60°左右大于茶叶的摩擦角实现称重完成后的自动卸料；

7、初次摇青单元中的初次摇青凉青机，其包括机架，机架的最上方安装有摇青电机，摇青电机下方连接有摇摆机构，用以将电机的转动输出为符合摇青工艺的摇摆运动，摇摆机构下方连接有摇青筛盘，摇摆机构将带动摇青筛盘做摇摆运动，摇青筛盘用以盛接茶鲜叶带动茶鲜叶在其上做摇摆运动，摇青筛盘下方为固定安装在机架上的三个凉青筛盘，所述三个凉青筛盘中心沿竖直方向同轴，盘面平行自上而下等距布置，用以盛接完成摇青的茶鲜叶，所述三个凉青筛盘上设置有一个共用的摊凉爪，通过安装在最下层凉青筛盘中心部的摊凉电机驱动同时对三个凉青筛盘上的茶鲜叶进行摊凉。

8、作为本发明再进一步的方案：三个摇青单元串联布置，初次摇青单元中的第一升运称重机的卸料口下方是初次摇青凉青机上的摇青筛盘，初次摇青凉青机的第三层凉青筛盘下方是二次摇青单元中的第二升运称重机喂料口，第二升运称重机卸料口的下方是二次摇青凉青机上的摇青筛盘，二次摇青凉青机的第三层凉青筛盘下方是三次摇青单元中的第三升运称重机喂料口，第三升运称重机卸料口的下方是三次摇青凉青机上的摇青筛盘，三次摇青凉青机的第三层凉青筛盘下方是水平运输机，最终完成做青的茶鲜叶从此处输出。

9、作为本发明再进一步的方案：所述摇摆机构由摇摆机构支座，十字轴吊框，中心十字轴，空间曲柄组成，所述摇摆机构支座其上部通过环形法兰连接在机架上，环形法兰下方两侧焊接有吊耳，吊耳内侧各有一轴头，两轴头通过轴承与十字轴吊框连接，所述十字轴吊框是由四个轴承座与钢板焊接而成的矩形结构，同轴的两个轴承座为一组，其中一组与外侧的摇摆机构支座连接，另一组通过轴承与布置于十字轴吊框内侧的中心十字轴连接，所述中心十字轴包含横轴和竖直轴，两轴轴线相互垂直相交呈“十字”型，横轴两侧轴头通过轴承与十字轴吊框连接，竖直轴下部设计有法兰盘用以连接摇青筛盘，其上部安装有竖直轴轴承用以连接空间曲柄的下轴头，所述空间曲柄包含上轴头，曲柄圆盘，下轴头，曲柄圆盘水平安装呈水平状态，上轴头与曲柄圆盘同轴，下轴头处于偏心倾斜的状态设计有特定偏心距与倾斜角度。

10、所述空间曲柄中所设置的下轴头特定偏心距与倾斜角度在不同摇青单元中设置不同，具体为在初次摇青单元中下轴头与曲柄圆盘轴线的偏心距为9mm，与水平面夹角为83°，下轴头直径为10mm长度为20mm；在二次摇青单元中下轴头与曲柄圆盘轴线的偏心距为15mm，与水平面夹角为78°，下轴头直径为10mm长度为21mm；在三次摇青单元中下轴头与曲柄圆盘轴线的偏心距为22mm，与水平面夹角为73°，下轴头直径为10mm长度为23mm。作为本发明再进一步的方案：所述摇青筛盘，整个筛盘由12块大小相同的扇形筛板组成，扇形筛板下表面中间沿径向焊接有扇形筛板中心轴，轴的两端通过轴承分别与筛盘内框、筛盘外框连接，12个扇形筛板中心轴的外侧轴头穿过筛盘外框分别通过平键与对应的卸料竖连杆安装孔配合，实现周向定位。12个卸料竖连杆在下部与12个卸料横连杆依次与对应铰接，即在圆形摇青筛外侧被12个依次相连的平行四杆机构所环绕并将此称为环形四杆机构，其中1个扇形筛板中心轴轴头通过联轴器与卸料电机轴头相连，由于环形四杆机构的存在电机驱动一个扇形筛板中心轴即可实现12个扇形筛盘同时动作实现卸料，同时在其中一个卸料竖连杆左右两侧安装有开启限位开关和闭合限位开关用以精确控制筛板开启与闭合所处的位置。

11、作为本发明再进一步的方案：所述凉青筛盘结构上与摇青筛盘基本相同，凉青筛盘的筛盘内框上安装有锥形导叶板，用以防止茶鲜叶下落时从筛盘内框中部和筛盘内框与扇形筛板的间隙处流失。

12、作为本发明再进一步的方案：所述摊凉爪由三根横轴一根竖轴联结而成，三根横轴中心沿竖直轴平行等距排列，一根竖轴联结在横轴中心沿竖直轴方向上，所述横杆上沿着横杆长度方向依次布置有多个可对茶叶进行翻动的耙齿，竖轴通过联轴器与安装在最底部的摊凉电机连接，电机驱动摊凉爪对凉青筛盘上的茶鲜叶进行翻动摊凉。

13、一种控制方法，该控制方法应用于所述的一种乌龙茶连续做青装备，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

14、s1：通过控制模块分别设定各单元升运称重机输送带的带速、摇青电机转速，卸料电机转速、摊凉电机转速、三次摇青单元中水平输送带的带速，设定车间内要求的温度和湿度，设定初次摇青时间，二次摇青时间，三次摇青时间，设定摊凉电机工作时间，设定凉青停机时间；

15、s2：控制模块控制第一升运称重机工作，茶鲜叶经升运称重机的进料口投入，经升运输送带提升至出料口落入到称重料斗内，s型拉压力传感器模块对称重料斗内的茶叶进行称重，当称重料斗内的茶鲜叶重量达到设定重量时，将信号传输给控制模块，控制模块控制升运称重机停止工作，同时控制电动推杆工作，推杆持续伸长带动料斗底板转动使茶鲜叶落入至其下方的摇青筛盘内；

16、s3：控制模块控制电动推杆伸长达到最大行程130mm左右处停止，此时料斗底板与水平面的夹角为60°左右，大于茶鲜叶摩擦角使茶鲜叶顺利卸下，控制模块控制电动推杆达到最大行程处停止2～3s后控制模块控制电动推杆收回，料斗底板回归至水平位置，同时控制摇青电机得电转动开始摇青作业；

17、s4：达到所设定的初次摇青时间后，控制模块控制摇青电机失电停转摇青结束，控制模块控制摇青筛盘上的卸料电机得电正转，带动卸料竖连杆转动和扇形筛板转动并配合环形四杆机构使整个筛盘打开，完成摇青的茶鲜叶落入至凉青筛盘上，当卸料竖连杆接触到开启限位开关后，开启限位开关发出信号控制摇青筛盘上的卸料电机失电停转，并在此处停止2～3s，随后控制模块自动控制摇青筛盘上的卸料电机得电反转，当卸料竖连杆接触到闭合限位开关后，闭合限位开关发出信号控制摇青筛盘上的卸料电机失电停转摇青筛盘关闭，同时控制模块控制摊凉电机得电转动，对凉青筛盘上的茶鲜叶进行摊凉，达到设定的工作时间后自动控制摊凉电机失电停转，控制模块控制重复s2-s3进行上料卸料；

18、s5：控制模块控制摇青电机失电停转后，完成第二次摇青，控制模块先控制凉青筛盘上的卸料电机得电正转，使得整个凉青筛盘打开，第一次摇青的茶鲜叶落入至下一层凉青筛盘上，到达开启位置后停止2～3s随后控制模块控制凉青筛盘上的卸料电机得电反转，到达闭合位置后停止使凉青筛盘关闭，随后控制模块控制摇青筛盘上的摇青筛盘上的卸料电机得电正转使摇青筛盘打开，使茶鲜叶落入到凉青筛盘上随后控制模块控制摇青筛盘上的卸料电机得电反转使摇青筛盘闭合，随后控制模块控制摊凉电机得电转动，对凉青筛盘上的茶鲜叶进行摊凉，达到设定的工作时间后自动控制摊凉电机失电停转；

19、s6：控制模块控制初次摇青单元停机待达到设定的凉青停机时间后恢复工作，随后控制模块控制第一层凉青筛盘上的凉青筛盘上的卸料电机得电正转凉青筛盘打开将其上的茶鲜叶卸入至第二层凉青筛盘上，到达开启位置后停止2～3s随后控制模块控制凉青筛盘上的卸料电机得电反转，到达闭合位置后停止凉青筛盘关闭，随后控制模块控制摊凉电机得电转动，对凉青筛盘上的茶鲜叶进行摊凉，达到设定的工作时间后自动控制摊凉电机失电停转完成并筛；

20、s7：控制模块控制重复s2-s4进行上料卸料完成第三次摇青并将茶鲜叶卸入凉青筛盘上完成了摊凉，随后控制模块再次重复s2-s3进行上料卸料开始第四次摇青，达到设定的初次摇青时间后，控制模块先控制第二层凉青筛盘上的凉青筛盘上的卸料电机得电正转，使第二层凉青筛盘打开将茶鲜叶卸入到第三层凉青筛盘上，到达开启位置后停止2～3s随后控制模块控制凉青筛盘上的卸料电机得电反转，到达闭合位置后停止第二层凉青筛盘关闭，随后控制第一层凉青筛盘上的凉青筛盘上的卸料电机得电正转，使第一层凉青筛盘打开将茶鲜叶卸入到第二层凉青筛盘上，到达开启位置后停止2～3s随后控制模块控制凉青筛盘上的卸料电机得电反转，到达闭合位置后停止第一层凉青筛盘关闭，随后控制模块控制摇青筛盘上的卸料电机得电正转到达开启位置后停止2～3s随后控制模块控制摇青筛盘上的卸料电机得电反转，到达闭合位置后停止摇青筛盘关闭，随后控制模块控制摊凉电机得电转动，对凉青筛盘上的茶鲜叶进行摊凉，达到设定的工作时间后自动控制摊凉电机失电停转；

21、s8：控制模块控制第三层凉青筛盘上的凉青筛盘上的卸料电机得电正转，使第二层凉青筛盘打开将茶鲜叶卸入到二次摇青单元的升运称重机喂料口处，到达开启位置后停止2～3s随后控制模块控制凉青筛盘上的卸料电机得电反转，到达闭合位置后停止第三层凉青筛盘关闭，随后控制模块控制重复s6；

22、s9：茶鲜叶进入二次摇青单元后控制模块控制重复s1-s8的步骤，进入三次摇青单元，随后控制模块再次重复s1-s8的步骤最后茶鲜叶从三次摇青单元的水平运输机的输送带上输送出来完成做青工艺。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1、本发明的每个摇青单元都包含一个升运称重机使各个单元都能够实现智能化、自动化的进行称重与上料，将需要摇青的茶鲜叶稳定并且定量的输送到每个摇青单元中的摇青摊凉机上。通过控制模块控制机器自动完成上料卸料全程不需要工人的参与这不仅极大的提高了工作的效率同时也减轻了工人的劳动强度，改善了工人的生产条件。在上料前通过重力传感器对输送的茶鲜叶进行称重，这样保证了每个摇青单元在摇青的过程中其摇青筛盘上的茶鲜叶是足量的，有了足量的茶鲜叶在摇青过程中茶鲜叶与茶鲜叶之间才能有足够的摩擦碰撞，才能激发茶叶的香气，保证了每批次摇青的均匀性，也保证了摇青的质量。

25、2、本发明所使用的摇青凉青机，通过摇青电机的带动，空间曲柄开始转动并带动中心十字轴，并在摇摆机构支座和十字轴吊框的共同配合下实现中心十字轴的三维摆动，并带动连接在其上的摇青筛盘同时进行三维摆动，其摇青筛盘的运动与手工摇青过程中的筛盘运动相似，使得茶鲜叶在筛盘中空间三个方向(x轴、y轴、z轴)均受力，实现茶鲜叶在摇青筛盘上进行符合摇青工艺要求的三维运动。茶鲜叶与茶鲜叶之间，茶鲜叶与筛盘之间轻微地摩擦碰撞，提高了摇青的均匀度，同时茶鲜叶在筛盘上的运动轨迹与手工摇青机器接近，大大提高了生产效率同时也保证了摇青的质量。

26、3、本发明中通过使用减速电机和多组铰链四连杆机构使得筛盘的每个扇形板实现开合运动，实现摇青后与凉青后的自动卸料，再通过控制模块控制使得完成摊凉的茶鲜叶完成并筛工序，当摇青完成后控制模块控制卸料电机启动当卸料连杆转动到当连杆转动碰到限位开关之后发出信号，控制模块控制卸料电机停转开始卸料，同样的在各凉青筛盘上，当达到凉青时间后，控制模块也会控制其上的卸料电机启动使完成摊凉的茶鲜叶向下移动，实现了茶鲜叶从摇青筛盘到凉青筛盘和从凉青筛盘到凉青筛盘的转移，当茶鲜叶经历过摇青与足够长时间的凉青后茶鲜叶失水萎凋体积减小，为了保证茶鲜叶之间能有足够摩擦碰撞所以需要将两个筛盘上的茶叶合并为一筛，在本发明中通过控制模块控制筛盘的开合使上层凉青筛盘中达到足够凉青时间的茶鲜叶落入到下层凉青筛盘中已经达到足够凉青时间的茶鲜叶上即实现了并筛工序，自动卸料与自动并筛功能的实现极大地提高了乌龙茶做青装备的自动化和智能化，同时大大提高了生产的效率，也提高了乌龙茶机械化做青的品质。

27、4、本发明外部设计有玻璃外框，将整个做青机组与外部加工车间隔绝开，有了玻璃外框整个做青机组处于一个相对封闭的空间，这样可以避免外界的污染物进入这样确保了茶叶在加工过程中的安全卫生，由于在这样一个密闭空间这样就能更好的控制整个加工过程的环境条件，再结合温湿控制单元这样就能以较小的能源消耗保证整个加工过程处于20～24℃的最适温度与68％～78％的最适相对湿度，这样能最大限度的保证茶叶的品质以及同一批次里茶叶品质的一致性，另外密闭的生产环境对机器也能起到一定的保护作用，避免了外界因素导致的机械故障和损坏提高了设备的稳定性与使用寿命。

28、5、在本发明的摇摆机构中使用十字轴结构，这种设计的好处在于使用十字轴结构代替了球铰来实现三维运动，十字轴结构相对简单，这使得安装和维护更为方便，不需要像球铰那样进行精细的调整和润滑，可以减少安装和维护的成本，同时在本发明摇摆机构中选用陶瓷轴承解决了机构润滑和润滑油会对茶叶造成污染的问题，十字轴结构可以承受更高的负载和更频繁的使用，它的耐用性优于球铰。