基于Fluent-EDEM耦合的茶叶红外杀青机

针对目前茶叶杀青机存在杀青不均匀、热能利用率低等缺陷,提出了一种以红外辐射为热源的滚筒式杀青机,将红外热源置于滚筒中心,采用Fluent-EDEM耦合杀青过程中的离散场、流场和温度场,并进行耦合分析,在流体软件Fluent中设置湍流模型和辐射模型,在离散元软件EDEM中建立茶叶与茶叶及茶叶与滚筒的接触模型,耦合求解计算得到杀青机滚筒内流场温度分布和杀青叶升温曲线,实现对茶叶杀青过程中流场的数值模拟,并与同型号的电加热滚筒内流场模拟结果进行比较。模拟结果表明,电加热结构的温度流场在滚筒内均匀分布,热能利用率低;而红外杀青机滚筒内流场温度分布主要集中在滚筒右部及底部,能将大部分热能直接辐射到杀青叶上,热能利用率高,该杀青装置能使杀青叶在短时间内快速升温,从而快速钝化酶的活性,提高茶叶品质。红外杀青机滚筒内的温度实测值与模拟值的相对误差约为0.99％,说明模拟过程中参数设置是合理的。     

基于LabVIEW和Arduino的茶叶红外杀青机控制系统设计

以Arduino为下位机,LabVIEW为上位机,开发了一套茶叶红外杀青机控制系统。由LabVIEW设计控制系统的前面板,前面板上设计了温度、湿度和滚筒转速等控制按钮,由Arduino采集滚筒内的温度、湿度和滚筒转速等参数,上传至上位机LabVIEW进行分析处理,Arduino根据处理结果控制红外管的开启、风扇电机的正反转和滚筒正反转及转速,从而实现滚筒内温度和湿度的同时控制,使杀青叶不会产生烧焦和闷黄等现象,而滚筒正反转可使鲜茶叶杀青均匀。样机杀青实验验证结果表明,系统运行稳定,杀青均匀,具有良好的杀青效果。     

杀青方式对绿茶鲜汁饮料香气的影响

应用GC-MS技术对不同杀青方式处理的杀青叶的香气组分以及含量进行了分析。结果表明:微波杀青叶挥发性成分的总量为59.29%,明显高于烘青绿茶以及滚筒杀青、蒸汽杀青2种杀青叶,尤其是在绿茶香气形成过程当中起关键作用的高级脂肪醇、萜烯醇、酮类和酯类含量较高,微波杀青叶的香气组成较滚筒杀青叶和蒸汽杀青叶更为接近烘膏绿茶。采用微波杀青叶生产绿茶鲜汁饮料可有效改善饮料的香气品质。     

一项效果显著的杀青机改进措施

一项效果显著的杀青机改进措施张友炯（建德市农业局）杀青是能耗大、节能潜力也大的工序，同时也是对茶叶品质有着决定性影响的工序。目前，在茶叶初制中滚筒连续杀青机应用较多。根据调查，滚筒杀青机的热能利用率算是比较高的，但也只有３０％多一点；杀青质量也还不够...     

不同杀青温度对松阳香茶品质的影响研究

以目前普遍采用的松阳香茶工艺为基础,采用不同的杀青温度对其制得的香茶成品茶进行感官审评和生化检测,并对不同杀青温度的杀青叶外观品质及干茶碎末茶进行了比较。结果表明:在投叶量一定的情况下(130 kg/h),采用80型电磁滚筒杀青机杀青,其滚筒各段温度为290℃,280℃,265℃时,加工的香茶品质最佳。     

催化式红外杀青对绿茶热风干燥的影响

以镇江金山翠芽绿茶鲜叶为原料,以蒸汽杀青为对照,研究红外杀青对茶叶品质的影响,对杀青后茶叶进行不同温度热风干燥得到茶叶成品。考察茶叶中多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)含量、VC保留率、茶多酚含量以及感官审评分等指标的变化,建立一种催化式红外杀青联合热风干燥的绿茶加工技术。最优杀青干燥工艺条件为:红外辐照距离20 cm杀青150 s,经揉捻作形后,热风干燥温度70℃、干燥40 min。实验结果建立了红外杀青过程中PPO钝化动力学模型和干燥过程中水分干燥动力学模型,可为杀青干燥过程预测提供理论参考。     

基于微流体水分散失的茶叶杀青研究

针对茶叶粗加工中杀青等工艺存在的失水机理不明确的问题,提出一种基于微观流体的水分散失模型。利用FLUENT软件构建了茶叶单细胞和多细胞的失水模型,对其失水过程做了仿真研究。结合热风滚筒杀青设备,将热风滚筒杀青机的进风口风帽由内凹改成外凸。仿真结果表明:在一定范围内,温度升高对细胞内部的水流速度有略微的影响,但流动速度加快不显著;优化后的进风口结构有利于杀青质量的提高。从微观角度对茶叶鲜叶中水分的流动进行分析,可为茶叶杀青等相关干燥失水设备的研发提供研究基础。     

云谷大方茶加工工艺优化研究

试验研究了不同杀青设备、工艺流程和工艺参数对云谷大方茶品质的影响。结果表明,采用滚筒杀青机的杀青效果要明显高于多功能机,增加烘坯工序对茶叶品质有促进作用;采用提高杀青温度,降低做坯温度的新工艺参数也能明显提高云谷大方茶的品质。     

不同杀青工艺对秋茶香气品质的影响

杀青过程是绿茶加工过程中的重要步骤。采用滚筒、汽热混合、热风3种杀青方式,对秋季绿茶进行8种杀青处理。利用热像仪对杀青叶叶温进行测定,结合感官审评和理化分析,研究了不同杀青过程对秋茶香气品质的影响。结果表明,不同杀青条件下,杀青叶叶温及理化成分含量有所差异,滚筒杀青对秋茶鲜叶的杀青效果较难控制,而汽热杀青和热风杀青比较容易控制杀青效果,而采用汽热混合杀青能够获得茶样更好的香气品质。理化分析也表明,采用汽热混合杀青能够较多地固定茶多酚、儿茶素等物质,降低花青素、黄酮甙等苦味物质,可以作为提高秋茶品质的加工措施。     

PID控制煤炉加热式杀青机的温控系统研究

在绿茶加工过程中，杀青环节直接影响绿茶质量的好坏，而对温度的控制是杀青环节的关键所在。该系统提出用煤作为加热能源，通过传感器采集杀青机滚筒内部的温度信号，送入PID控制器运算比较，再通过PLC控制变频器对滚筒和鼓风机调速，能解决加热过程的迟滞效应，并可对温度进行稳定控制。该系统能有效提高绿茶的加工质量，节约茶叶的加工成本，具备良好的经济效益和应用前景。     

绿茶的微波-热风联合杀青工艺研究

以多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性和茶叶失水率为指标,对绿茶的微波-热风联合杀青工艺进行研究。结果表明：固定投叶量为20g时,在微波功率1200W、热风温度50℃、杀青时间60s的微波-热风联合杀青工艺条件下,绿茶多酚氧化酶活性几乎被完全钝化,且杀青叶颜色黄绿、自然卷曲、质地柔软、香气良好,有利于后期揉捻整形,达到了绿茶杀青的品质要求。     

滚筒内烟丝干燥过程的数值模拟

为了解析滚筒干燥条件对烟丝干燥过程中筒内的温湿度场和流场的影响规律,采用数值模拟开展烟丝滚筒干燥的筒内温湿度场的研究。通过干燥实验测量滚筒内部空气湿度来验证模拟结果的准确性,探究进口热风温度、进口热风速度、筒壁温度和滚筒转速等因素对滚筒干燥过程中内部水分分布的影响规律。结果表明：(1)增加进口热风温度会使蒸发过程加快;(2)提高进口热风速度能加强滚筒前段部分的水分蒸发,但进口热风速度过大会造成滚筒内整体水分浓度下降;(3)改变筒壁温度直接影响烟丝温度与筒内的平衡含水量,筒内平衡含水量随着筒壁温度的升高而增加;(4)增加滚筒转速会减少烟丝在筒内的停留时间,不利于烟丝的干燥。     

胡萝卜丁催化式红外干法杀青同步脱水试验及动力学研究

对胡萝卜丁催化式红外干法杀青同步脱水技术进行研究。考察红外辐射距离、样品厚度、处理时间等工艺参数对胡萝卜丁表面温度、内部温度、水分比(MR)、脱水速率、过氧化物酶(POD)相对残留活性、颜色、VC保留率、β-胡萝卜素保留率等指标的影响。建立红外杀青过程中水分和POD酶灭活变化模型。结果表明,辐射距离和厚度越小,表面温度和内部温度越高;POD酶灭活所需时间随着厚度和辐射距离的增大而增加,所需时间为5~11.17 min,水分减少40%~69.7%。红外杀青胡萝卜丁中的颜色变化、VC和β-胡萝卜素保留率均优于热水漂烫杀青所得;Midilli模型能够很好地预测红外杀青过程中的水分比,Fractional conversion模型能够较好地拟合POD酶灭活曲线。     

液态食品连续化微波加热过程的仿真模拟

以蒸汽为热源的液态食品传导加热过程中,为了达到杀菌和灭菌的要求,通常存在热量损失严重、管路结焦等问题,而微波凭借其不需要传热介质的介电加热方式,具有从根本上解决此类问题的优势。本研究通过构建多物理场耦合仿真模型,对连续化微波加热设备内部电场分布进行数值解析,探究体积流量、输入功率及微波频率等运行参数对处理过程中流体热响应的影响。通过比较模型计算结果与试验结果的出口平均温度,证实仿真模型的准确性与有效性。研究结果表明,流体热量吸收过程与谐振腔内电场分布紧密相关,电场分布模式决定液态食品加热过程中的温度分布模式,并且高场强区域有利于提高该区域附近的流体升温速率。此外,快速升温区域能够通过流体传热的方式来提升管路内部其它区域的加热效果,体积流量与输入功率的改变间接影响介电加热与流体传热对热响应过程的贡献,微波频率变化直接影响加热效果。通过仿真模拟能够综合考虑上述多种因素,对连续化微波加热过程进行合理预测。本研究对深入了解微波场下流体电磁响应规律,以及推进液态食品热加工过程的微波绿色化替代都具有十分重要的意义。     

电热织物系统热传递模拟及其参数设计

为保证电加热服装的舒适性与安全性,并为其优化设计提供参考,通过Comsol软件建立了包含皮肤层的电热织物系统传热模型,考虑了热传导、热对流、热辐射3种传热方式,进行了多物理场耦合模拟。将模拟的瞬态结果与实验数据进行对比发现,二者随时间变化的温度曲线相近,且实时温度和最终温度相对误差均低于4%,说明模拟值与实验值之间具有良好的吻合性。通过该数值模型进行了稳态的参数化研究,拟合了皮肤温度与环境温度、风速、发热片加热温度、服装内外层热阻之间的线性关系,建立了皮肤温度预测模型,并应用模型设计电加热服装的相关参数。本文研究结果可为特定使用环境下电加热片的设计与选择提供理论参考。     

不同投叶量与杀青机转速对铁观音品质的影响

目的探索不同投叶量与杀青机转速的杀青条件对铁观音毛茶品质的影响。方法选用春季闽南乌龙茶品种铁观音,按一芽三四叶标准在晴天进行采摘,采用6CTS-90型杀青机进行杀青,杀青温度280℃,通过两因素完全随机设计实验,设置转速与投叶量不同参数组合对茶叶进行不同杀青处理,比较经过各杀青处理组铁观音生化成分和感官品质的差异。结果生化成分分析表明,各组茶样的水浸出物含量在25.09%~42.03%之间、游离氨基酸总量在2.1%~2.9%之间,随着杀青滚筒转速的增加,投叶量的减少,所对应处理组茶样的水浸出物含量和游离氨基酸总量皆呈现增长趋势;各处理组茶样的茶多酚总量在20%~32%之间,且转速的提高呈递增趋势。感官审评结果表明,杀青参数以投叶量3 kg,转速24 r/min时,铁观音感官品质最佳。结论在使用6CTS-90型杀青机进行杀青时,一定程度上,若投叶量相同,杀青机滚筒转速越高越有利于提高铁观音的质量;杀青机转速相同时,投叶量不宜过大。     

离心泵内纤维悬浮流的PIV实验及CFD-DEM模拟研究

为研究离心泵叶轮流道内纤维颗粒对液相流场的影响,首先采用CFD-DEM耦合方法模拟离心泵内纤维颗粒悬浮液的流动情况;然后采用透明有机玻璃材料制造模型泵,通过外特性实验及PIV实验对叶轮流道内头发纤维悬浮液的流动进行可视化实验验证;最后基于PIV实验结果对叶轮流道内流场进行分析.结果表明,随着泵内纤维质量浓度提高,泵效率...     

冷藏集装箱内部流场的动态数值模拟与验证

冷藏集装箱流场的均匀性是影响食品储存质量的重要因素之一。通过CFD建立三维非稳态模型,利用FLUENT软件对所建立的模型进行不同参数的模拟分析,讨论温度场、速度场以及货物堆码对冷藏集装箱流场的影响,进而得出结论:冷藏集装箱内的流场存在明显的不均匀性,箱体前部与后部的温度存在明显的波动,不利于货物的储存;送风速度以及货物堆码方式的改变都会影响箱内流体的分布情况,进而影响到换热效果;综合温度场与速度场以及食品储存,冷藏集装箱合理送风速度为5 m/s左右;四体式堆码方式优于其它两种堆码方式。验证实验中实测温度与模拟温度的平均偏差在1.1℃左右,两者偏差不大,说明所建立的模型适用于冷藏集装箱内流场的模拟。     

以碳基发热涂层为热源的新型炒茶机

目的:解决传统炒茶装置加热不均、热损失及功耗高等问题。方法:采用碳基高温发热涂层新材料,在微晶玻璃炒茶器皿底部通过喷涂的方式,形成面状加热源,设计了集炒茶、杀青和传送为一体的新型炒茶机;基于STM32设计了温度探测、温度控制及显示、炒茶揉茶切换等电路模块。结果:新型炒茶机的整机功耗最大1 kW,整机尺寸350 mm×150 mm×280 mm,温控范围20～400℃,温控精度±1℃;解决了传统手工制作茶叶过程中炒茶温控不精确、揉茶工序力度不可控的缺点。结论:将杀青和揉茶两道工序结合起来,能够实现“三杀三揉”工艺的自主动作切换青茶制作过程的自动化。     

核桃的变温滚筒催化红外-热风联合干燥研究

为了提高硬壳坚果类产品干燥效率,创新研制了一台新型多机组合式滚筒变温催化红外干燥设备,并采取变温滚筒催化红外-热风联合干燥技术,对核桃干燥效果、能耗和动力学过程进行了研究。研究表明,红外辐射温度、辐射距离和滚筒转速均对干燥效果有显著影响。在优选的最佳辐射温度300+400℃、辐射距离30 cm、滚筒转速25+35+35 Hz条件下催化红外预干燥22.50 min然后在温度43℃、风速3 m/s条件下热风干燥14 h,总干燥时长为14.38 h,与单一热风干燥(20 h)相比,干燥时长缩短了28.10%,且节约了25.04%的能耗,干制核桃表壳无褐斑,开壳率为0%,颜色指标L为54.24,a为10.61,b为19.89,呈较亮的红黄色。此外最大干燥速率0.28 g/(g·min)也显著高于单一热风的最大干燥速率0.11 g/(g·min)。相应的建立了用于预测其干燥过程中含水率以及干燥速率变化的Henderson-Pabis模型,R~2为0.99,RMSE为0.03,拟合效果良好。本研究得出变温滚筒催化红外-热风干燥是一种适宜硬壳坚果类产品干燥的新型高效节能方法。