普洱茶發(fā)酵PLC自動控制與關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)-黃云戰(zhàn)(主題報告)

1、普洱茶發(fā)酵PLC自動控制與關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā) 黃云戰(zhàn)1 周紅杰2* 趙永潔4 馬振綱¹ 熊同強(qiáng)¹ 郝強(qiáng)¹ 黃鶴3 陳帆5（1云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，昆明650201；2云南農(nóng)業(yè)大學(xué)普洱茶學(xué)院，昆明650201；3云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)科實(shí)驗(yàn)中心，昆明650201；4昆明鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明650208；5昆明理工大學(xué)，昆明650051）摘 要: 普洱茶是云南獨(dú)有的特產(chǎn)茶，是云南省主要的經(jīng)濟(jì)作物之一。由于特殊的原料、環(huán)境及加工工藝，使普洱茶具有它的獨(dú)特性。然而國內(nèi)外對普洱茶研究起步較晚，其規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化及自動化程度較低，尤其是對普洱茶生產(chǎn)過程中的環(huán)境條件，加工工序自動檢測、

2、自動控制、關(guān)鍵設(shè)備與品質(zhì)鑒定等研究處于滯后狀態(tài)，嚴(yán)重阻礙了普洱茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。論文以國家科技支撐計劃項(xiàng)目為依托，以云南大葉種曬青毛茶為制作原料，生物技術(shù)與現(xiàn)代工業(yè)自動控制技術(shù)相互結(jié)合，采用PLC技術(shù)，圍繞發(fā)酵加工工藝過程自動控制及關(guān)鍵設(shè)備開展了一系列的研究與開發(fā)，取得了很好的成績。關(guān)鍵詞：普洱茶發(fā)酵 ；PLC自動控制 ；關(guān)鍵設(shè)備；研發(fā)目前國內(nèi)普洱茶的加工仍然停留在傳統(tǒng)加工模式上，手工作坊占有較大的比重，有一定規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)加工設(shè)備簡陋，生產(chǎn)技術(shù)工人基本承襲經(jīng)驗(yàn)式的加工，使得普洱茶的品質(zhì)穩(wěn)定性差。普洱茶加工企業(yè)未形成規(guī)?；?、加工自動化的生產(chǎn)體系，也未形成清潔化和標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)管理平臺。HUANG

3、 Yun-Zhan ¹ ZHOU Hong-Jie ²* ZHAO Yong-Jie4 MA Zhen-Gang¹ XIONG Tong-Qiang¹ HAO Qiang¹ HUANG He³ CHEN Fan5 (1.Kunming Institute of Railway Technology College,Kunming 650208,China;2. College of Pu'er tea, Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China;3. Yunnan

4、Agricultural University,Kunming 650201,China;4., Kunming Institute of Railway Technology College,Kunming 650208,China;5.Kunming University of Science & Technology,Kunming 650051,China)基金項(xiàng)目：國家科技部“十一五”國家科技支撐計劃項(xiàng)目“普洱茶加工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”(2007BAD58B02)；云南省自然科學(xué)基金“十二五”重點(diǎn)項(xiàng)目“普洱茶加工工藝與品質(zhì)關(guān)系研究”(2009CC005)；云南省發(fā)改委2008

5、年度產(chǎn)業(yè)重大關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目“普洱茶發(fā)酵新技術(shù)研究與推廣”20081657-20作者簡介：黃云戰(zhàn)，（1953），男，教授，云南廣南人，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，主要從事機(jī)械設(shè)計制造及其自動化研究。E-mail:*通訊作者：周紅杰,（1962），男，教授，云南普洱人，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)普洱茶學(xué)院，主要從事茶葉科學(xué)研究。 E-mail: 1 普洱茶發(fā)酵自動化控制車間的設(shè)計與研究發(fā)酵是普洱茶加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵技術(shù)，對普洱茶品質(zhì)的現(xiàn)成有很大的影響。目前，多數(shù)茶廠采用傳統(tǒng)小作坊式的自然發(fā)酵方式對普洱茶進(jìn)行發(fā)酵，這種發(fā)酵過程中存在著衛(wèi)生條件差、品質(zhì)不穩(wěn)定、工人勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低等諸多問題，嚴(yán)重影響普洱茶產(chǎn)

6、業(yè)的健康、持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展。因此，普洱茶發(fā)酵自動控制車間的構(gòu)建對云南普洱茶清潔化、自動化及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要的意義。1.1 傳統(tǒng)發(fā)酵方式筆者經(jīng)過大量的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些中小茶廠多采用傳統(tǒng)的普洱茶渥堆發(fā)酵方式如圖所示，在整個過程中出將可能出現(xiàn)以下的問題：1.1.1發(fā)酵場地較為松散，普洱茶堆擺放隨便，很多普洱茶生產(chǎn)廠家沒有安全、衛(wèi)生的意識，將普洱茶發(fā)酵堆任意放置，嚴(yán)重影響了普洱茶產(chǎn)品的安全性和信譽(yù)度，極大程度的影響了普洱茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，普洱茶生產(chǎn)廠家的發(fā)酵車間如圖14-4中所示；1.1.2由于普洱茶生產(chǎn)一般都在露天或是在很簡陋的廠房中進(jìn)行，所以普洱茶堆內(nèi)的溫度和濕度受外界環(huán)境影響很大，發(fā)酵過程中溫濕

7、度不利于控制；1.1.3在發(fā)酵過程中，普洱茶堆內(nèi)的發(fā)酵很不均勻，有些茶葉已發(fā)酵完全，但有些茶葉幾乎沒有任何變化，使普洱茶產(chǎn)品的穩(wěn)定性不高，影響普洱茶的口感和品質(zhì)；1.1.4在普洱茶發(fā)酵過程中，會出現(xiàn)堆內(nèi)通氣量不足的情況，在一定程度上限制了有益微生物的生長和繁殖，影響發(fā)酵的速度和質(zhì)量；1.1.5按照普洱茶發(fā)酵的經(jīng)驗(yàn)，一次渥堆生產(chǎn)普洱茶的量很大（達(dá)到十幾噸甚至二十幾噸），這樣不僅不利于各種工序的操作，而且更不利于根據(jù)環(huán)境及市場的變化做出相應(yīng)的生產(chǎn)調(diào)整；1.1.6普洱茶發(fā)酵過程中有一些工序需要人工操作，如翻堆、潮水等，這些工序的工作強(qiáng)度大，而且工作的環(huán)境比較差，在翻堆過程中會出現(xiàn)大量的粉塵污染，對操

8、作工人的健康有一定的影響。 因此 ，改進(jìn)傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝對普洱茶品質(zhì)的提升將具極大的經(jīng)濟(jì)利益及有很強(qiáng)的社會意義。2 普洱茶發(fā)酵自動控制車間的設(shè)計2.1 年產(chǎn)百噸普洱茶發(fā)酵自動控制車間結(jié)構(gòu)及內(nèi)外參數(shù)通過對茶廠的整體構(gòu)建要求及普洱茶發(fā)酵車間進(jìn)行分析，分析車間各工序流程關(guān)系，確定功能車間外觀造型和總體結(jié)構(gòu)，確定設(shè)計參數(shù)及制約條件。對普洱茶發(fā)酵車間實(shí)際有效面積進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，繪制相應(yīng)的模型圖和工程圖，要求對過程控制系統(tǒng)建立各要素的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價、設(shè)計目標(biāo)考核和系統(tǒng)優(yōu)化，選出綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的設(shè)計方案。普洱茶發(fā)酵車間用木板鋪設(shè)底面，所鋪設(shè)木板上有均勻的小孔，下方用高30mm-40mm的木條

9、支撐，架空下部空間以使靠近底部的茶葉所處的環(huán)境和室內(nèi)溫濕度基本一樣，并滿足通風(fēng)的需要；設(shè)計時考慮到潮水和翻堆設(shè)備兩個工序的完成。設(shè)計方案主要是將發(fā)酵茶堆用木板或者鋼板隔離地面，在一個干凈的環(huán)境中發(fā)酵，可以使發(fā)酵后的普洱茶增加清潔度和安全性。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化車間的發(fā)酵量及霧化加濕設(shè)備布局來確定車間的空間尺寸，首先十噸茶葉按平鋪厚度為1-1.3m計算則需要的占地面積60m2，除去分割出去的控制間30m2，由此可以得出標(biāo)準(zhǔn)化車間的所需的面積為90m2，為了保證車間發(fā)酵的清潔化，茶葉發(fā)酵所需的60 m2面積全部采用厚度3cm的木板架在離地30cm的高度，下面設(shè)有排水溝和循環(huán)通風(fēng)道，可以使多余的水分或霉氣能及

10、時排出，霧化噴水口的高度設(shè)置為2m，為了保證頂部不會聚集霧化的水分，車間頂部設(shè)計為120°的人字形，人字形頂部距噴霧口1m，則車間的總高度為3m，車間墻體1.5m以下需貼有瓷磚，達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；1.2m以上用鋼化玻璃封閉；地面四周裝有排水溝，以便排水需要。車間地面鋪有地板磚；在地板轉(zhuǎn)上鋪設(shè)橫梁支架，搭建3cm厚的木板使普洱茶發(fā)酵離地，離地高度約在30cm；墻壁裝有進(jìn)、排風(fēng)機(jī)（車間底部裝有進(jìn)風(fēng)機(jī)，頂部裝有排風(fēng)機(jī)），以達(dá)到良好的對流通風(fēng)效果，車間頂部采用人字形不銹鋼頂結(jié)構(gòu)且裝有一定數(shù)量紫外燈，起到殺菌的作用。2009.7月完成了車間的建設(shè)并進(jìn)行了現(xiàn)場發(fā)酵。 圖2-1 發(fā)酵車間內(nèi)外結(jié)構(gòu)圖片2

11、.2 普洱茶發(fā)酵自動控制車間布線圖在普洱茶發(fā)酵控制專用設(shè)備控制的發(fā)酵車間里有四路控制回路，其中加溫控制回路中有加熱設(shè)備六臺，每臺小型加熱設(shè)備的功率是3千瓦，六臺加熱設(shè)備的加熱功率為18千瓦，普洱茶發(fā)酵控制專用設(shè)備加熱控制回路選擇了32A的熱繼電器，總控制回路選擇了125A的熔斷器 。因?yàn)榘l(fā)酵車間的發(fā)酵容量設(shè)計比實(shí)際生產(chǎn)的要大，本論文在普洱茶發(fā)酵控制專用設(shè)備控制的發(fā)酵車間中每一邊設(shè)計了六個供電點(diǎn)，加溫設(shè)備可以根據(jù)發(fā)酵的實(shí)際茶葉量（茶葉發(fā)酵堆高有浮動空間，決定了每次即使發(fā)酵茶葉數(shù)量一樣，實(shí)際渥堆的面積卻不一樣）自由調(diào)整到離茶葉發(fā)酵茶堆比較近的位置，增加加溫效果。加濕控制回路，殺菌控制回路及排風(fēng)控制

12、回路的電氣布線如下圖2-2所示；為后期的維護(hù)與檢修提供了方便，本論文根據(jù)普洱茶發(fā)酵的生產(chǎn)現(xiàn)場情況，設(shè)計了強(qiáng)電線路的線號，所有導(dǎo)線均套號碼管,插座火線號碼依次為 101,102,103.112,風(fēng)扇火線號碼均為 131,紫外燈火線號碼均為 141,所有零線號碼均為 0,所有地線號碼均為1；所有插座火線均獨(dú)立取自控制柜,所有插座零線共用,所有插座地線共用；所有插座導(dǎo)線均采用 4mm²銅線,其它所用導(dǎo)線均采用 2.5mm²銅線。2.3 普洱茶發(fā)酵自動控制車間功能設(shè)計及技術(shù)路線普洱茶優(yōu)化車間設(shè)計精確潮水PH值檢測外溫濕度堆內(nèi)溫濕度殺菌裝置加濕裝置排風(fēng)裝置加溫裝置配置完善主控設(shè)備PL

13、C傳感器數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集HIM實(shí)時顯示優(yōu)質(zhì)普洱茶品質(zhì)形成控制參數(shù)控制過程可視化含水率檢測圖2-3 普洱茶自動控制車間設(shè)計技術(shù)路線圖3 普洱茶發(fā)酵主控系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)（專利號：CNU）普洱茶發(fā)酵數(shù)據(jù)傳輸采用PLC主控設(shè)備和計算機(jī)處理系統(tǒng)結(jié)合設(shè)計研制，在普洱茶發(fā)酵過程中，利用現(xiàn)代檢測及控制技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備，對清潔化車間及箱體內(nèi)普洱茶發(fā)酵變化過程時時監(jiān)控，采集數(shù)據(jù)傳輸給PLC主控設(shè)備和計算機(jī)處理系統(tǒng)，由計算機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)普洱茶發(fā)酵的數(shù)字化控制。主要由PLC主控設(shè)備、傳感器（溫濕度傳感器）、變送器、計算機(jī)處理系統(tǒng) （人機(jī)界面顯示）、智能化加溫和加濕設(shè)備等構(gòu)成,如圖所示。3-1

14、 PLC控制主控設(shè)備外形圖3-2 PLC控制主控設(shè)備安裝圖4 自動控制發(fā)酵車間的現(xiàn)場發(fā)酵調(diào)試PLC、傳感器部分可監(jiān)測車間環(huán)境溫度、車間環(huán)境濕度、茶葉溫度和茶葉含水率?？紤]調(diào)節(jié)設(shè)備會使得環(huán)境的溫濕度不均勻，則車間溫濕度各取四個采集點(diǎn)，分置于車間四角，茶堆在發(fā)酵過程中，由于微生物的作用，會使得茶堆內(nèi)層和表層的溫度的不一致，由于表層在排風(fēng)蒸發(fā)過程中其水分損失較大，在加濕過程中，表層又得水較多，故在茶堆內(nèi)溫度和含水率傳感器分上中下三層分層放置，車間環(huán)境溫度、濕傳感器分別布置在渥堆茶葉上方，均勻分在布四周及中間，距離渥堆茶葉表面大約1米左右。加熱設(shè)備放置于過道兩側(cè)。4-1清潔化自動控制車間發(fā)酵現(xiàn)場圖5

15、自動霧化加濕對品質(zhì)形成的影響及分析5.1 霧化加濕及自動控制自動霧化加濕是普洱茶發(fā)酵過程中影響品質(zhì)形成的一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)發(fā)酵流程，茶葉經(jīng)過25%-30%的潮水?dāng)嚢杈鶆蚝箐锥寻l(fā)酵。在45天的發(fā)酵工程中，需要對發(fā)酵車間環(huán)境進(jìn)行75%-90%的濕度控制。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)研究分析，環(huán)境濕度的大小將直接影響堆內(nèi)茶葉有益菌的生長繁殖，傳統(tǒng)發(fā)酵的環(huán)境濕度是隨天氣的變化而變化的。 通過實(shí)驗(yàn)研究，本設(shè)計采用了TTU-A-12超聲波加濕機(jī)，超聲波換能器在超高頻電磁振蕩源地作用下，就能直接將與壓電陶瓷接觸的液體霧化成10-30m的微小顆粒。由這種空化作用產(chǎn)生的沖擊波將以振子的振動頻率不斷反復(fù)，使液體表面產(chǎn)生有限振幅的表

16、面張力波。這種張力波的波頭飛散，使水霧化，同時產(chǎn)生大量的負(fù)離子，變成具有一定壓力的水霧噴出，與空氣融合，達(dá)到較大空間環(huán)境加濕的目的。且加濕效率高，能耗極小。加濕機(jī)功率為2.7KW，額定加濕量為3Kg/h，有效加濕體積200 ，噴頭設(shè)置與霧化關(guān)系，根據(jù)噴頭高度及車間的面積分析，軸向視圖上每個噴霧點(diǎn)應(yīng)設(shè)置左右交錯兩個噴頭，每個噴頭相對于水平線各轉(zhuǎn)過450噴口向下傾斜，根據(jù)試驗(yàn)測得，在此傾斜角下霧化顆粒沉降過程能夠覆蓋的面積是最大的。 5-1 自動控制發(fā)酵車間渥堆發(fā)酵霧化加濕效果圖5.2 發(fā)酵車間濕度自動控制系統(tǒng)分析普洱茶發(fā)酵車間采用現(xiàn)代的檢測控制技術(shù)及設(shè)備，由PLC主控設(shè)備、傳感器（濕度傳感器）、

17、變送器、計算機(jī)處理系統(tǒng) （人機(jī)界面顯示）、自動報警系統(tǒng)、智能化加濕設(shè)備等構(gòu)成。其工作原理是：通過濕度傳感器實(shí)時檢測采集普洱茶發(fā)酵車間環(huán)境濕度變化數(shù)據(jù)，當(dāng)環(huán)境濕度低于設(shè)定的濕度值時霧化加濕設(shè)備自動開啟，當(dāng)環(huán)境濕度高于設(shè)定的濕度值時霧化加濕設(shè)備自動停止并且開啟風(fēng)扇。自動霧化加濕有手動和自動兩種方式，手動方式是通過設(shè)備自帶的傳感器及控制系統(tǒng)來設(shè)定其工作的濕度范圍，包括上、下限濕度值的設(shè)定。自動控制則是通過與主控設(shè)備的PLC系統(tǒng)現(xiàn)場分析，對實(shí)時采集到的不同點(diǎn)濕度數(shù)據(jù)經(jīng)過分析。車間的濕度小于75%的時候，PLC輸出信號給控制柜，加濕機(jī)得到啟動信號開始工作，當(dāng)PLC收到的濕度信號大于90%的時候，PLC輸

18、出信號給控制柜，加濕設(shè)備停止工作如圖所示。5-1環(huán)境濕度變化規(guī)律 5-2環(huán)境溫度變化規(guī)律6 雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐研制與開發(fā)(專利號：ZL 2009 2 01116889)6.1 雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐研制的意義普洱茶加工過程中，發(fā)酵翻堆是勞動強(qiáng)度最大的工序，目前多為人工完成。傳統(tǒng)的翻堆是人工采用鐵鍬和釘耙，將發(fā)酵了一段時間的茶葉翻動，并將團(tuán)狀的茶葉解塊、打碎，并從茶葉堆的一端翻動到另一端。整個翻堆的過程不僅勞動強(qiáng)度大，而且衛(wèi)生程度差，極大程度上影響了茶葉的品質(zhì)。在大規(guī)模生產(chǎn)中采用行車式裝置的翻堆過程機(jī)械化，達(dá)到快速便捷，節(jié)省人力物力，并能使茶葉在翻堆過程中減少污染，實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)，將是今后發(fā)展的

19、方向。為了研究普洱茶加工過程中，發(fā)酵過程與品質(zhì)的形成及各因子間的關(guān)系，課題組研制出不銹鋼雙層保濕自動濕水、旋轉(zhuǎn)式發(fā)酵罐裝置如圖所示。該機(jī)械將是集潮水、渥堆、翻堆于一體的多功能普洱茶發(fā)酵機(jī)械。發(fā)酵罐根據(jù)普洱茶發(fā)酵的時間，通過主控設(shè)備PLC同時對三組發(fā)酵罐進(jìn)行控制，經(jīng)變頻技術(shù)設(shè)定與普洱茶周期相對應(yīng)的高、中、低的發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速，獲得6-1雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐圖最佳的翻堆速度，產(chǎn)生普洱茶發(fā)酵過程中的最佳翻堆效果，實(shí)現(xiàn)精確定量霧化潮水科學(xué)化、規(guī)范化 。實(shí)現(xiàn)發(fā)酵罐最佳轉(zhuǎn)速與最佳濕水量及發(fā)酵速度間的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)表明在雙層不銹鋼發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵普洱茶時間周期短，升溫快、保濕好的特點(diǎn)，較準(zhǔn)確得出各因子之間與品質(zhì)的變化

20、規(guī)律。實(shí)現(xiàn)普洱茶多品種、小批量、精品茶加工發(fā)酵自動化。不銹鋼雙層自動濕水、旋轉(zhuǎn)式發(fā)酵設(shè)備也為大規(guī)模生產(chǎn)提供發(fā)酵過程的一系列理論技術(shù)參數(shù)，是值得大力開發(fā)和推廣的理想設(shè)備。6.2雙層不銹鋼自動發(fā)酵罐設(shè)計原理雙層不銹鋼自動旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐,主體是一個雙層發(fā)酵罐，外層和內(nèi)層均為不銹鋼。動力裝置通過動力傳動裝置將動力傳送到發(fā)酵罐上，發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，軸管和攪拌管不動。進(jìn)而軸管和攪拌管相對運(yùn)動，對發(fā)酵罐內(nèi)的茶葉進(jìn)行攪拌發(fā)酵。潮水裝置提供發(fā)酵過程中的進(jìn)水。整個裝置都要有支架和其他裝置很好的配合使用。該設(shè)備是一種多功能的普洱茶發(fā)酵機(jī)械。設(shè)計的最終目的是要給出一個經(jīng)濟(jì)合理，可靠的設(shè)計方案，使發(fā)酵罐達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)時強(qiáng)度可靠，控

21、制系統(tǒng)功能合理。據(jù)查閱及調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各類茶葉加工機(jī)械比比皆是，但是自動發(fā)酵罐還未見到，中小廠家對普洱茶加工均采用傳統(tǒng)工藝，發(fā)酵方式一般都是自然渥堆，沒有大型的專門機(jī)械。 本次設(shè)計針對現(xiàn)階段普洱茶加工中發(fā)酵機(jī)械化的不足進(jìn)行研究與設(shè)計。 通過新設(shè)備和新技術(shù)的使用，可縮短普洱茶生產(chǎn)周期（發(fā)酵周期由原來的55天縮短為30天，從而提高生產(chǎn)效率35%），降低生產(chǎn)成本。發(fā)酵過程中的損耗由原來的18%降低到12%。6.3 自動發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)設(shè)計6.3.1發(fā)酵罐材料的選取與應(yīng)用 首先，既要符合食品加工衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)還要實(shí)現(xiàn)材料質(zhì)量輕便及耐用；由于普洱茶發(fā)酵過程中會產(chǎn)生酸堿性變化，所以罐體材料的選取必須符合在發(fā)酵過程中不發(fā)生

22、化學(xué)變化，從經(jīng)濟(jì)適用和食品安全的角度考慮，目前可選材料有木質(zhì)和不銹鋼。就木質(zhì)材料發(fā)酵罐而言在發(fā)酵過程中由于在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生較大的離心力，從強(qiáng)度發(fā)面考慮不適合選用木質(zhì)材料，故本研究選用不銹鋼材料不銹鋼0Cr19Ni9N作為發(fā)酵罐的罐體材料。6.3.2 潮水、解塊裝置的設(shè)計普洱茶在發(fā)酵過程中會出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，在發(fā)酵開始至結(jié)束的攪拌過程均采用發(fā)酵罐轉(zhuǎn)動，軸管不轉(zhuǎn)動的工作方式，及時地將結(jié)塊的茶葉進(jìn)行解塊。潮水、解塊裝置由主軸管、攪拌管構(gòu)成，主軸管長度為2030mm,直徑70 mm，主軸和攪拌棒內(nèi)部均為空心結(jié)構(gòu)且互相連通，考慮到軸管的剛度與強(qiáng)度及發(fā)酵過程中茶葉不能掉進(jìn)軸管內(nèi)，故在直徑上鉆6mm的通氣、通水

23、小孔。設(shè)計并焊接上間距相等方向不同的攪拌棒，攪拌管上所開小孔的直徑為4mm。以便能夠使水、空氣通過主軸和攪拌管進(jìn)入到發(fā)酵罐的內(nèi)部，達(dá)到潮水和換氣的效果。初期起到使其潮水均勻，后期能起到解塊的作用。為了實(shí)現(xiàn)自動潮水，在發(fā)酵罐的主軸上采用一端封閉，一端開口，在開口端連接進(jìn)水管及其相應(yīng)的精確定量潮水裝置，潮水后，將一端的蓋打開，進(jìn)行通風(fēng)。本設(shè)計軸管采用無縫不銹鋼管，如圖所示。6.4 保濕、保溫的結(jié)構(gòu)的設(shè)計 本發(fā)酵罐在罐體結(jié)構(gòu)上采用雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)層罐體上均勻開有直徑為3mm，孔距離為80 mm的小孔，起到滲水和通氣的作用。外層罐體為全封閉式的不銹鋼材料，考慮到發(fā)酵時茶葉的保濕性，所以在內(nèi)外層罐體之

24、間有40mm的夾層，夾層形成一個環(huán)流的保溫、保濕層。在罐體的最大直徑處開有放水和進(jìn)氣伐門。在發(fā)酵潮水初期，蓋上伐門，潮水后的發(fā)酵過程中打開閥門，起到對流通氣的作用。 6.4 發(fā)酵罐自動控制系統(tǒng)本控制系統(tǒng)采用PLC控制作為主控，PLC與變頻器連接，使變頻裝置、精確定量潮水裝置、溫濕度傳感器及PH傳感器等構(gòu)成了自動發(fā)酵罐系統(tǒng)， 利用PLC和變頻器進(jìn)行速度同步控制，可同時完成普洱茶在發(fā)酵過程中的精確定量潮水、通風(fēng)、控溫、控濕、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析以及每個階段的解塊、補(bǔ)水等功能。采用這種離地發(fā)酵式的發(fā)酵設(shè)備，使普洱茶在發(fā)酵過程中的環(huán)境穩(wěn)定，并在這種環(huán)境下進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，得到試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行

25、處理，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中找出普洱茶發(fā)酵濕度對普洱茶品質(zhì)形成影響的一些規(guī)律，為普洱茶的規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)提供相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)和實(shí)際發(fā)酵參數(shù)。 6.5 精確定量自動潮水系統(tǒng)自動控制條件下環(huán)境溫度、濕度、空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)換對內(nèi)部溫度、濕度等條件下對普洱茶品質(zhì)形成有較大的影響， 精確定量潮水與發(fā)酵溫度、品質(zhì)變化有很大的關(guān)系，是關(guān)鍵的工序之一。本設(shè)計所采用的精確定量潮水系統(tǒng)是由定量控制儀、渦輪流量計（流量傳感器）及電磁閥組成，流量計采用兩線制4-20mA電流脈沖輸入給定量控制儀，定量控制儀（采用繼電器輸出）檢測累積流量達(dá)到設(shè)定值時，輸出一個閉合信號使電磁閥與電源形成一個回路進(jìn)而關(guān)閉電磁閥，此處電磁閥采用的是常開狀態(tài)，定量

26、控制過程框圖如圖。7 普洱茶自動發(fā)酵罐的應(yīng)用效果分析7.1 普洱茶自動發(fā)酵罐現(xiàn)場發(fā)酵設(shè)計離地式的發(fā)酵罐，打破了傳統(tǒng)的地面發(fā)酵方式，改善了普洱茶發(fā)酵的衛(wèi)生狀況，攪拌機(jī)構(gòu)為普洱茶的均勻潮水提供了保證，自動控制裝置不僅實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵過程的自動化，而且大大的降低了工作強(qiáng)度，茶葉入罐以后，整個發(fā)酵過程都實(shí)現(xiàn)自動控制。通過本次實(shí)驗(yàn)研究，我們認(rèn)為采用自動化發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行普洱茶發(fā)酵，能夠?yàn)槠斩璧钠焚|(zhì)提升提供可靠的理論數(shù)據(jù)。8.2 普洱茶自動發(fā)酵罐發(fā)酵實(shí)驗(yàn)效果分析8-1 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)圖普洱茶發(fā)酵自動控制與監(jiān)測研究與分析，以普洱茶原料為試驗(yàn)對象，對車間外部環(huán)境條件（溫度、濕度）進(jìn)行監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集，按25%-30%渥堆前潮水比例、自動控制精確定量潮水，接入不同發(fā)酵劑進(jìn)行普洱茶加工試驗(yàn)。普洱茶原料入罐后，三天進(jìn)