多目标靶向的优质大宗茶前置处理关键技术研究及装备研发

【摘要】大宗茶是一种批量生产的大宗茶叶物资。机械化采摘,规模化、连续化、自动化加工是大宗茶的发展方向。大宗茶的主要原料为机采茶鲜叶,由于长短不一老嫩不同,混同加工的结果,必然造成茶叶品质的下降。另一方面,现有的茶叶加工生产线基本上都是根据客户需求量身订制的,其柔性普遍较差,一般只能生产定型产品。如何通过新工艺、新理念、新装备提高大宗茶品质,增加茶叶的品种与风味,一直是茶叶加工领域的研究热点与难点,该问题的解决,对于茶产业的可持续发展与良性循环具有重要意义。本课题依托国家“十二五”科技支撑计划,以大宗茶生产的优质化、多样化为目标,着重研究多目标靶向的茶鲜叶前置处置技术,为多用途茶叶生产线的建设打下基础。各章内容分述如下：第1章简要介绍了本课题的研究背景与研究意义。在分析茶产业与茶叶加工机械技术现状的基础上,提出多目标靶向的茶叶加工生产线,并就其中的关键问题——茶鲜叶前置处理关键技术,包括品质靶向的茶鲜叶等级评定、茶鲜叶分类分级、茶鲜叶梗叶分离,以及风味靶向的茶鲜叶前处理的研究现状进行了综述,从中提出本文需要解决的科学问题。第2章在分析、总结茶鲜叶颜色、几何、力学特征的基础上,考察了茶鲜叶等级识别的图像处理方法、茶鲜叶分类分级与梗叶分离的工作方案,并比较了不同茶类的前处理工艺,归纳出其共性问题,为品质、风味靶向的优质大宗茶前置处理关键技术的研究作了相应铺垫。第3章研究了品质靶向的大宗茶鲜叶原料等级判定问题。通过约束Delaunay三角网,解决了不同朝向茶鲜叶的几何参数识别问题,提出基于芽、叶数统计的茶鲜叶等级评定方法；通过不同叶位叶片长度、宽度、面积以及叶柄间距的均值统计,提出表征大宗茶鲜叶粗老度的几何特征指标,用于鲜叶等级的进一步细分。其目的在于量化鲜叶等级,将不同等级的茶鲜叶与最佳工艺参数关联,便于操作人员选取参数,防止主观臆断。第4章研究了品质靶向的大宗茶鲜叶抛掷分级技术。通过理论推导与模拟仿真,研究了抛掷式分级机的运动规律以及机构参数对分级机抛掷性能的影响。与此同时,研究了物料在振动槽上的运动规律,包括物料起抛条件、抛掷行程及其控制技术。最后,研究了基于动平台与扫叶链的网孔挂叶清理技术,研制出能够定期清理网孔挂叶的抛掷式分级机。第5章研究了品质靶向的粗老茶鲜叶梗叶分离技术。通过特征尺寸与局部极值点,研究了倾斜滑槽中的茶鲜叶方向识别问题,为茶鲜叶的定向提供了技术支持。与此同时,研究了茶梗类小直径物体的夹持方法,设计出一种能够实现整列茶梗夹持的自锁式夹持器,并建立了夹持器的数学模型。在此基础上,设计出一种挤切式梗叶分离机,通过已经加工出的夹紧机构与挤切机构,初步证明了该方案的可行性。第6章研究了风味靶向的大宗茶鲜叶前处理技术。为达到乌龙茶做青的效果,研究了手工碰青的机械模拟技术。为保证箱内风量与温度的均匀性,研究了分层加热、分层进风、多分支管路配流的工作方案。为调节箱内湿度,采取了高压小流量泵加微细喷头的技术措施。在此基础上,研制出多功能茶鲜叶前处理机,实现了绿茶的摊放、红茶的萎凋、以及乌龙茶的做青。将该设备用于多目标靶向的茶叶加工生产线,将极大地简化现有设备。第7章对本文的主要工作、研究结论和创新点进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。
【作者】何雪军；
【导师】陆国栋；
【作者基本信息】浙江大学，机械设计及理论，2014，博士
【关键词】多目标靶向；优质大宗茶；茶鲜叶；前置处理；质量等级评定；抛掷分级；梗叶分离；装备；

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