基于S7-300型PLC的茶叶智能化杀青装置＊

张俊丽

（湘西民族职业技术学院，湖南 吉首 416000）

智能化杀青装置是在传统杀青设备的基础上加装了PLC控制单元，使其更加智能化[1]具有以下几个显著优点：一是能实现电加热杀青系统的温度、时间精确实时控制，确保不同产地、不同工作人员炒制的黄金茶保持基本一致的品质；二是采用电加热，解决了燃煤、染生物质加热产品二次污染的问题；三是采用软件控制杀青装置旋转速度，进而控制加热时间，可以减少监控操作人员。且杀青装置可连续长时间工作，人力替代效果明显[2]。

1 产品组成结构

本茶叶智能化杀青装置，产品结构示意图如图1所示，包括立式筒，立式筒外壁上固定有PLC和电子换向阀，立式筒外壁上设有蒸汽入口和蒸汽出口，蒸汽入口设有电动球阀，立式筒内壁上固定有温度传感器，立式筒顶部设有入料口，立式筒壁下部设有出料门。其特征在于，立式筒顶部中心固定第一电机，第一电机输出端固定连接有转轴，立式筒内壁上固定数个倒锥台形板，倒锥台形板壁上沿圆周均布有透气通孔，倒锥台形板中心有过料孔，转轴从过料孔中穿过，每个倒锥台形板的上方和下方都有锥形板固定在转轴上，锥形板壁上沿圆周均布有透气通孔，转轴底部固定有锥形揉捻板，下方有能在立式筒中滑动的圆形揉捻板，圆形揉捻板上有波浪形凸条。俯视图如图2所示，圆形揉捻板通过伸缩杆与圆形支撑板连接，圆形支撑板顶部有第二电机，第二电机输出端固定偏心轮，偏心轮与圆形揉捻板中心接触，圆形支撑板底部中心通过气缸与立式筒底部中心连接，气缸与电子换向阀通过管道连接，出料门的水平位置要高于圆形揉捻板的起始位置，第一电机、第二电机、温度传感器、电动球阀、电子换向阀与PLC电连接。

图1 智能杀青装置结构示意图

图2 圆形揉捻板俯视图

2 产品优势

2.1 结构

锥形揉捻板底部和圆形揉捻板顶部沿圆周均布有波浪形凸条，圆形揉捻板底面直径小于锥形板底面直径，伸缩杆为活塞结构，活塞结构中的活塞缸上带有一个气孔，PLC型号为S7-300，电子换向阀为二位四通电子换向阀，电动球阀为Q941F电动法兰球阀，圆形揉捻板顶面为向立式筒轴心集中的弧形面[3]。

2.2 效果优势

该杀青装置将杀青和揉捻结合为一体，重复的锥形板和倒锥台形板的设置，使得茶叶在锥面上分散，特别是在倒锥台形板中下落到锥形板的锥面上，此时茶叶会受到一个向外甩的力，再加上自重，就类似于抛了。另外在杀青时不会受到叶片的破坏，提升茶叶品质[4]。

3 设计思路

该杀青装置由西门子S7—300型PLC控制着第一电机、第二电机、温度传感器、电动球阀和电子换向阀等。蒸汽入口处进入热蒸汽，保证立式筒内的温度，筒顶部的温度传感器根据茶叶杀青温度需要控制着筒内的温度。当温度达到要求时，准备好需要杀青的茶叶，从顶部入料口导入杀青装置中的第一个锥形板中。其中第一电机连接着杀青装置内部的转轴，通过转轴控制所有的锥形板，锥形板板壁上均匀分布着透气通孔，锥形板转动的过程中，鲜茶叶中部分水分蒸发，茶叶变软；锥形板上变软的茶叶下落到倒锥形台板，继续进行水分蒸发。因该茶叶杀青装置中有数个倒锥形台板，每个倒锥形台板的上方和下方都有锥形板固定在转轴上，所以茶叶水分蒸发是个循环抛—蒸—闷的过程，充分保证了茶叶受热均匀，促进茶叶良好香气的形成，杀青品质高[5]。完成杀青的茶叶会落到锥形揉捻板，锥形揉捻板下方为圆形揉捻板，两个揉捻板相互配合，圆形揉捻板上有波浪形凸条，进行茶叶揉捻过程，茶叶通过揉捻形成其紧结弯曲的外形。圆形揉捻板在立式筒中是可以滑动的，通过伸缩杆与原型支撑板连接，原型支撑板由第二电机控制，出料门的水平位置略高于原型揉捻板的起始位置，这样有利于揉捻好的茶叶通过出料口，整套茶叶杀青揉捻流程结束。本杀青装置结构简单，将杀青和揉捻同时完成，降低了成本，方便维修[6]。

4 使用性能

为了对比分析该杀青装置与传统杀青制作炒湘西黄金茶品质差异，在2021年4月于湖南省湘西土家族苗族自治州古丈县默戎镇盘草茶叶农民专业合作社工厂制作了春茶，在保证新鲜茶叶和其它工艺一模一样的前提条件下，分别用该智能化杀青装置和传统方式进行杀青和揉捻。茶叶制作后，按照《茶取样》(GB/T 8302—2013)标准方法取样，由7位评茶员组成评定小组，并进行评审，按照国家标准《茶叶感官审评方法》(GB/T 23776—2018)的规定，采取评分的方法进行。审评项目评分包括外形(25%)、香气(25%)、滋味(30%)、汤色(10%)和叶底(10%)，评分取平均值[7]。从表1中可以看出湘西黄金茶采用该智能杀青装置进行杀青操作，其评审项目均优于传统杀青工艺。

表1 智能杀青装置杀青与传统杀青制作湘西黄金茶品 质审评结果

5 结语

综上所述，该种基于PLC的茶叶智能化杀青装置结构简单，性价比高。经过实验，湘西黄金茶采用智能杀青装置进行杀青工艺，其外形、香气、滋味、汤色和叶底是优于传统滚筒杀青工艺的。该智能杀青装置的应用明显提高了湘西黄金茶的品质。