茶叶生产工艺中高效供热系统的研制与应用



茶叶生产工艺中高效供热系统的研制与应用

张龙云1，陈 文1，刘 玲2，吴 陵1

（1.重庆市涪陵区农业委员会，重庆408000，2.西南大学食品科学学院，重庆 400716）

摘要：醇基燃料热风炉为涪陵地区自主研制的新型供热系统，以空气为加热介质，采用燃烧醇基（甲醇加催化剂）为主体配置燃料，以火焰间接加热方式，可通过电脑界面控制，燃烧室与换热器合为一体。通过在茶叶杀青、干燥、提香工茶叶生产工艺中的应用，取得了明显效果。该系统操作简单、成本低廉、无环境污染危害，提升产品质量，综合经济效益提高26%以上，并已获得国家发明专利。

关键词：茶叶；高效；供热

热风炉在各个行业中应用广泛，能源消耗量也在年年快速增长，尤其是燃煤热风炉污染严重、热效率低，加之受环境政策限制，已处于逐渐收缩状态。目前热风炉更多的是采用柴油、液化石油气、天然气及电作为能源，由于这些能源不仅价格高，而且往往不能保证持续供应，导致企业生产不稳定，因此市场对使用方便新能源的高效热风炉已迫在眉睫，这也正适应了茶叶清洁化生产加工无害化安全的需要[1,2]，在此背景下，我们历时多年精心研制，独创了具有热效率高、成本低、无污染的醇基燃料热风炉。

图1　电脑控制界面1

1　醇基燃料热风炉构造

1.1热风炉控制系统

图2　电脑控制界面2

系统采用稳定可靠的西门子PLC为控制核心，用西门子触摸屏为显示单元，电脑控制面版功能完善，画面显示直观（如图1、图2），操作简单。重大举措，对提高夏秋茶资源的利用，增加武当道茶花色品种，提高茶园效益，增加茶农收入具有重要意义。在品种选择、工艺优化、产品标准等问题上有待进一步研究，本文观点仅供参考。

〔参考文献〕

[1]沈康荣.山地农业三十年[M]. 北京:中国农业科学技术出版社,2008:314- 320.

[2]王振康,邬龄盛,郭少平,等.高香型工夫红茶初制加工技术[J].福建茶叶,2010, (10):50- 53.

[3]施巨盛.绿茶揉捻加压技术探讨[J]. 茶业通报,1994,(1):42.

[4]郭桂义,刘建军,聂东,等.“信阳红”条形红茶加工技术[J].信阳农业高等专科学校学报,2010,20(4):99- 102.

[5]崔文锐,杨绪旺.三种干燥方式对工夫红茶品质的影响[J].福建茶叶,2005, (2):9- 10.

（责任编辑：蒋文倩）

1.2热风炉内外构造

热风炉采用间接式，燃烧烟气与热风完全分离，可以获得干净的热风。具体由以下部件组成：燃烧器、燃烧室、换热器、高压点火装置、温度传感器、温控仪、自动控制系统、风机、壳体、保温层等组成（如图3、图4）。其关键技术是醇基燃料热风炉燃烧器和燃烧自动控制系统（如图5）。

图3　热风炉内部构造

图4　热风炉外观构造

图5　热风炉控制系统

2　醇基燃料热风炉工作原理

打开电源按钮后，控制系统开始工作，按照设定的程序依次打开燃烧系统的各个燃料电磁阀，燃烧系统开始工作，对换热器进行加热，同时鼓风机把空气吹送到换热器内部，令冷空气从换热器内部均匀通过，从而使出风口的风温升高。出风口处的热电偶及时将探测到的出风温度反馈到温控仪，仪表根据设定的温度监测工作的实际温度，并将温度信息传递回继电器（电脑控制系统）进而自动控制燃烧器的工作状态。

3　醇基燃料热风炉的技术特点

本研究采用间接式换热，主要是使用了耐高温换热器（耐高温金属材质和陶瓷）为核心部件，燃料（甲醇加催化剂）在燃烧室内充分燃烧：其燃烧反应式为：CH3OH+O2→CO2+H2O，燃烧后的热空气，经过换热器，把热量换给新鲜的冷空气，可使新鲜空气温度达到1000℃以上。其关键技术是运用了恒温气化技术和无风机的自适应配风技术，达到了燃烧火力猛、火焰温度高和智能可控的目的，节能减排效果明显；很好地解决了积碳堵塞气化装置和喷嘴的行业技术难题，研制的“使用醇基液体燃料的间接式热风炉”获得国家发明专利，其专利授权号为zl201210541941.7，在国内尚属首创。

4　醇基燃料供热系统在茶叶加工上的应用效果

4.1茶叶杀青工艺应用

试验采用常规40、70型滚筒杀青机下方安装醇基燃料装置提供热源的方式（如图6），与对照常规用燃烧标准煤、电阻丝提供热源的方式进行茶叶杀青。

图6　滚筒杀青机

试验在相同时间、相同茶鲜叶等级的情况下，对比不同热源对茶鲜叶杀青效果的评估。结果显示：用醇基燃料装置提供热源的杀青温度（240℃）稳定、杀青效果良好；且每杀青100kg茶鲜叶需要22.6kg醇基燃料，折算人民币45.2元；而用电阻丝提供热源杀青100kg茶鲜叶则需要54.8度电，折算人民币54.8元；用燃烧标准煤供热源杀青100kg茶鲜叶则需要80kg煤，折算人民币40.0元。

4.2茶叶干燥工艺应用

利用醇基燃料热风炉提供热源（如图7），按上述杀青试验方式：在相同时间、相同揉捻茶叶等级的情况下，通过烘二青、烘三青到足烘，对比不同热源对揉捻茶叶干燥效果的评估，结果显示：用醇基燃料装置提供热源的干燥温度（70到150℃）稳定、干燥效果良好；且每干燥100kg茶原料需要46.5kg醇基燃料，折算人民币93.0元；而用电阻丝提供热源干燥100kg茶原料则需要106.0度电，折算人民币106.0元；用燃烧煤供热源干燥100kg茶原料则需要150kg标准煤，折算人民币75.0元。

图7　醇基燃料热风炉为滚筒杀青机提供热源

4.3茶叶提香工艺应用

采取杀青、干燥试验方式：在相同时间、相同干度茶叶原料的情况下，对比不同热源对已干燥的茶叶进行提香效果评估，结果显示：用醇基燃料装置提供热源的提香温度（180℃）稳定、提香效果良好无异味；且每提香100kg干燥茶原料需要7.5kg醇基燃料，折算人民币15.0元；而用电阻丝提供热源提香100kg茶原料则需要26.0度电，折算人民币26.0元；用燃烧煤供热源提香100kg茶原料则需要50kg标准煤，折算人民币25.0元。

5　醇基燃料供热系统综合评价

通过醇基燃料供热系统在茶叶杀青、干燥、提香工艺上的应用，对于提高茶叶品质和节能减排效果明显；制成的干茶（涪陵白茶：荣获全国第九届中茶杯名茶评比一等奖，重庆市第八届三峡杯名茶金奖），并且比用煤、电制成的干茶经济效益提高26%；与用电相比可节约直接成本21.7%，与用煤比较仅增加成本9.4%（但除去烧煤用工费支出，仍节约成本15%以上）。而且操作简单，方便省力、流程高效连续。

目前该系统已应用在粮食干燥，茶叶加工，以及有色金属熔炼、铸造和烟叶烘烤、养殖业鸡舍、猪舍升温等领域，效果良好。

[1]倪德江,封晓峰,陈玉琼,等. 进风式滚筒连续杀青机的研制[J]. 中国茶叶,2007,(3):30.

[2]汤晓美. 茶叶清洁化加工技术路线探讨[J]. 中国茶叶,2014,(8):29- 30.

（责任编辑：蒋文倩）

〔作者简介〕张龙云(1965- )，男，重庆市涪陵区农业委员会信息中心主任，研究员。从事茶叶、蔬菜等经济作物技术推广与研究工作。

〔收稿日期〕2014- 09- 18

文章编号：1006-5768(2015)02-0077-03

文献标识码：A

中图分类号：S571.1