一种安化黑毛茶烘焙系统及控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114504034A(43)申请公布日2022.05.17(21)申请号202210235121.9(22)申请日2022.03.11(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号和平楼305(72)发明人涂福炳刘涵张祖恒张翼飞(74)专利代理机构成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)51241专利代理师邓永红(51)Int.Cl.A23F3/06(2006.01)G05D27/02(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种安化黑毛茶烘焙系统及控制方法(57)摘要本发明提供一种安化黑毛茶烘焙系统及控制方法，采用变频风机、热风炉、热风耦合优化集成系统、智能控制系统。变频风机将冷空气送入热风炉加热，产生的热空气用于烘焙毛茶，避免了原来烘焙工艺中烟气与毛茶直接接触造成茶叶二次污染的问题。本发明将黑毛茶烘焙干燥时与烟气直接接触的自然对流换热转变为智能可控的热风强制对流换热。在干燥过程中，热风是传热和传质的主要媒体，黑毛茶和具有适宜温度、湿度和流速均匀的热风接触，按工艺曲线要求进行升温，使茶叶水分蒸发和氧化过程均匀协调、自动可控。CN114504034ACN114504034A权利要求书1/1页1.一种安化黑毛茶烘焙系统，其特征在于，包括依次连接的变频风机、热风炉、流量计、温度传感器、压力传感器、热风耦合优化集成系统，还包括智能控制系统；所述的热风耦合优化集成系统，包括箱体，箱体内设有网格板，网格板上方堆积黑毛茶，网格板下方设有导流栅，热风喷嘴底部设有热风喷嘴；箱体侧设有烟囱。2.一种安化黑毛茶烘焙控制方法，其特征在于，采用权利要求1所述的一种安化黑毛茶烘焙系统；包括以下步骤：首先通过数据采集，建立毛茶烘焙的物理和数学模型，其中物理模型包括热风喷嘴、导流栅、网格板及毛茶堆积厚度的几何结构及计算对象，数学模型包括求解气固两相流、温度场、压力场多物理场分布信息的方程组及毛茶干燥脱水的数学模型；然后对物理模型进行网格划分、确定边界条件、壁面函数及基准工况参数，开展毛茶烘焙过程气固两相流动、传热传质过程的数值模拟，分析毛茶烘焙过程的微观信息分布特点，并通过正交试验研究，确定导流栅、网格板及毛茶堆积厚度与热风的温度、流速及压力参数的优化匹配关系；智能控制系统采用工控机和PLC的控制方式，通过数据采集系统实现压力、温度、流速工艺参数的在线控制，PLC通过MPI网络与上位工控机通讯，在上位机上，监视系统的过程数据、设备的运行状况、并对PLC和仪表发出指令，实现烘焙干燥过程中的自动化控制。2CN114504034A说明书1/2页一种安化黑毛茶烘焙系统及控制方法技术领域[0001]本发明属于茶叶制备装置技术领域，具体涉及一种安化黑毛茶烘焙系统及控制方法。背景技术[0002]七星灶是烘焙安化黑茶独特的干燥工艺。烘焙不纯粹是脱水，既是一个脱水过程也是一个氧化过程，渥堆发酵后的茶停留在黄茶阶段，不是典型的黑茶特征，通过七星灶烘焙后，茶黄素转化成茶褐素，即为黑毛茶。[0003]七星灶主要以松柴为燃料，烘焙的黑毛茶色泽黑褐、滋味醇厚。但是烟气中的有害气体如二氧化硫等与茶叶直接接触，茶叶受到二次污染松，并使茶叶夹有烟气味。另外，七星灶需要人工凭经验操作，火势把控难，烟气流动不均，导致焙面温度分布不均匀，黑毛茶质量和产量较低，不能完全满足生产发展需要和客户消费的高品质需求。发明内容[0004]针对现有技术的不足本发明提出一种提高茶叶品质、增加茶叶产量的安化黑毛茶烘焙系统。[0005]本发明的目的通过采用下述技术方案予以实现：[0006]一种安化黑毛茶烘焙系统，采用变频风机、热风炉、热风耦合优化集成系统、智能控制系统。变频风机将冷空气送入热风炉加热，产生的热空气用于烘焙毛茶，避免了原来烘焙工艺中烟气与毛茶直接接触造成茶叶二次污染的问题。[0007]所述的热风耦合优化集成系统，包括箱体，箱体内设有网格板，网格板上方堆积黑毛茶，网格板下方设有导流栅，热风喷嘴底部设有热风喷嘴；箱体侧设有烟囱。[0008]热风耦合优化集成系统是基于数据采集平台、高效传热传质技术、数字仿真优化技术、全体系物质流能量流的衡算评估技术打造而成，以高产量和高质量为目标的黑毛茶烘焙系统。[0009]该系统的控制方法包括以下步骤：[0010]首先通过数据采集，建立毛茶烘焙的物理和数学模型，其中物理模型主要包括热风喷嘴、导流栅、网格板及毛茶堆积厚度的几何结构及计算对象，数学模型主要包括求解气固两相流、温度场、压力场等多物理场分布信息的方程组及毛茶干燥脱水的数学模型。[0011]然后对物理模型进行网格划分、确定边界条件、壁面函数及基准工况参数，开展毛茶烘焙过程气固两相流动、传热传质过程的数值模