一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置及方法

本发明涉及茶叶干燥，具体为一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置及方法。

背景技术：

1、碾茶，作为制作抹茶的初级原料，其品质的优劣直接决定了最终抹茶的色泽、风味和营养价值。传统的碾茶干燥工艺通常在常压空气环境中进行，并依赖于高温（通常远高于110℃）以实现快速干燥和酶失活。然而，这种传统工艺存在几个难以克服的固有缺陷：

2、首先，茶叶品质易受热氧化破坏。在高温且有充足氧气的环境下，茶叶中珍贵的叶绿素会迅速分解，导致色泽由翠绿转为黄褐，严重影响抹茶的观感；同时，赋予茶汤鲜爽口感的氨基酸以及多种芳香物质也容易发生氧化、挥发或发生美拉德反应，导致香气损失、滋味钝化，并产生令人不悦的焙火味。这使得在传统工艺下，要同时保留碾茶的翠绿色泽与鲜爽风味变得极为困难。

3、其次，生产能耗高且能效利用低下。现有干燥设备的功能单一，干燥与后续的梗叶分离是两个完全独立的工序，梗叶分离工序则需要额外的电力驱动振动筛或风机，进一步增加了生产的综合能耗。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置及方法，解决了茶叶品质易受热氧化破坏，干燥与后续的梗叶分离是两个完全独立的工序导致生产能耗高、能效利用低下的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，包括碾茶炉，所述碾茶炉的外壁一侧设有气体引入机构，其用于向炉体内引入低氧气氛，所述气体引入机构的输出端吹向设于碾茶炉内部的干燥板，所述干燥板通过其顶部连接的伸缩杆固定，所述伸缩杆的外部固定连接有固定架，所述碾茶炉的底部设有环绕型加热丝，所述干燥板的外部安装有吹拂机构，其对干燥板表面的茶叶进行吹动，所述碾茶炉的内顶壁固定蒸汽引出机构，其引出炉体内因茶叶干燥产生的水蒸气，所述碾茶炉的一侧连通密封道，所述密封道的内部设有梗叶分离板，所述梗叶分离板由其底部的高频震动组件驱动，所述蒸汽引出机构的输出端连通震动组件，所述密封道的内部一侧设有分层板，所述分层板的尾部连接有收集箱，所述碾茶炉的内部还设有氧气浓度传感器和温度传感器。

3、优选的，所述气体引入机构包括进气泵，所述进气泵安装在碾茶炉的外壁一侧，所述进气泵的输入端与低氧气源相连通，所述进气泵的输出端连通设在碾茶炉内部的环绕管输入端，所述环绕管的顶部开设有分布均匀的气孔。

4、优选的，所述吹拂机构包括环形孔板，所述环形孔板固定连接在干燥板的顶部，所述环形孔板的外壁一侧通过高温管与进气泵相连接。

5、优选的，所述蒸汽引出机构包括排气泵，所述排气泵安装在碾茶炉的外壁一侧，所述排气泵的输入端与设在碾茶炉内顶壁的网型管相连通，所述排气泵的输出端连通有排气管的一端，所述排气管的另一端伸入高频震动组件底部。

6、优选的，所述高频震动组件包括支撑柱，所述支撑柱固定连接在密封道的内部，所述支撑柱的外壁转动连接有风板，所述风板的顶部固定连接有凸轮，所述凸轮的中心点位于支撑柱轴心，所述密封道的内壁安装有滑道，所述滑道的内部滑动连接有滑块，所述滑块的顶部固定连接有延长杆的一端，所述延长杆的另一端与梗叶分离板固定连接，一侧所述滑块侧壁通过弹簧与滑道的内壁相连接。

7、优选的，所述蒸汽引出机构还包括冷凝管，所述冷凝管设在排气管的中部，所述冷凝管的外壁固定连接有水泵，所述水泵的输入端与冷凝管相连通，所述水泵的输出端连通外界。

8、优选的，所述低氧气源为氮气或氩气中的一种，所述梗叶分离板的表面开设有条型槽。

9、优选的，所述梗叶分离板的顶部两侧还开设有高压孔，所述高压孔通过软管与高压泵的输出端相连通，所述高压泵的输入端连通排气管的尾部。

10、优选的，所述碾茶炉的内部设有氧气浓度传感器和温度传感器，所述氧气浓度传感器与进气泵、排气泵电性连接，所述温度传感器与加热丝、水泵电性连接。

11、此外，本发明还提供一种低氧高温耦合的碾茶干燥方法，包括以下步骤：

12、s1、低氧环境建立与投料：开启碾茶炉底部的加热丝，启动气体引入机构，向碾茶炉内充入低氧气氛，置换炉内空气，使炉内形成并维持氧气浓度低于35%的低氧气氛，随后，通过碾茶炉顶部的开口将碾茶茶叶投入碾茶炉内的干燥板上；

13、s2、高温干燥与水分控制：通过伸缩杆带动干燥板上下移动，在此移动的过程中干燥板顶部的茶叶在高温-常温的环境中来回转环，以快速去除茶叶中的水分，在此过程中，同步启动蒸汽引出机构，将茶叶蒸发出的水蒸气排出，同时环形孔板抽出空气对干燥板顶部的茶叶进行吹拂，使茶叶在环境转换的同时完成翻转，使茶叶受热更加均匀；

14、s3、蒸汽动力转换：排出的高温蒸汽流经冷凝管时，大部分水蒸气被冷凝析出，该冷却水被泵入碾茶炉外部；

15、s4、梗叶自动分离与分选：经干燥后的剩余蒸汽流被引导至密封道底部，冲击风板并驱动凸轮机构旋转，进而转化为梗叶分离板的高频往复振动，干燥完成的茶叶被送入密封道并落在振动的梗叶分离板上，同时高压泵抽取排气管中的空气，并通过梗叶分离板顶部的高压孔对板上的茶叶进行吹拂振动，分离后的完整茶叶与茶梗、碎叶在气流和振动的共同作用下，分别被输送至不同的收集箱中；

16、s5、全程闭环监控与调节：在整个干燥与分离过程中，温度传感器和氧气浓度传感器实时监测炉内环境参数，并反馈至控制系统，动态调节加热丝的功率、进气泵与排气泵的流量。

17、本发明提供了一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置及方法。具备以下有益效果：

18、1、本发明通过向碾茶炉内充入氮气等惰性气体，建立并维持稳定的低氧环境，从根本上抑制了茶叶中叶绿素、氨基酸以及活性酶在加热过程中的氧化反应，使茶叶保持原有色泽，减少苦涩味物质的生成。

19、2、本发明通过将干燥过程中产生的废蒸汽进行回收利用。通过蒸汽驱动梗叶分离机构，将废蒸汽的热能与动能转化为机械振动，实现了“一能两用”，气流脉冲的吹拂下茶叶被气流抛起，茶叶在下落的过程中因惯性茶梗朝下先接触梗叶分离板形成碰撞，使脆弱的叶柄处断裂，实现了梗叶分离效果，形成了高效、节能的内部能量循环，符合绿色环保的生产理念。

20、3、本发明通过集成氧气浓度传感器和温度传感器，并与进气泵、加热丝等执行机构构成闭环控制系统，能够对干燥过程中的核心参数（氧浓度、温度）进行实时、精确的自动调控。这不仅确保了每一批次产品都能在最优的、一致的工艺条件下完成加工，极大减少了人为操作误差，实现了生产过程的自动化和智能化，还为最终碾茶产品品质的稳定性和标准化提供了可靠的技术保障。

1.一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，包括碾茶炉（1），其特征在于，所述碾茶炉（1）的外壁一侧设有气体引入机构，其用于向炉体内引入低氧气氛，所述气体引入机构的输出端吹向设于碾茶炉（1）内部的干燥板（2），所述干燥板（2）通过其顶部连接的伸缩杆（24）固定，所述伸缩杆（24）的外部固定连接有固定架（25），所述碾茶炉（1）的底部设有环绕型加热丝（3），所述干燥板（2）的外部安装有吹拂机构，其对干燥板（2）表面的茶叶进行吹动，所述碾茶炉（1）的内顶壁固定蒸汽引出机构，其引出炉体内因茶叶干燥产生的水蒸气，所述碾茶炉（1）的一侧连通密封道（4），所述密封道（4）的内部设有梗叶分离板（5），所述梗叶分离板（5）由其底部的高频震动组件驱动，所述蒸汽引出机构的输出端连通震动组件，所述密封道（4）的内部一侧设有分层板（28），所述分层板（28）的尾部连接有收集箱（29），所述碾茶炉（1）的内部还设有氧气浓度传感器（26）和温度传感器（27）。

2.根据权利要求1所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述气体引入机构包括进气泵（6），所述进气泵（6）安装在碾茶炉（1）的外壁一侧，所述进气泵（6）的输入端与低氧气源相连通，所述进气泵（6）的输出端连通设在碾茶炉（1）内部的环绕管（7）输入端，所述环绕管（7）的顶部开设有分布均匀的气孔。

3.根据权利要求1所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述吹拂机构包括环形孔板（10），所述环形孔板（10）固定连接在干燥板（2）的顶部，所述环形孔板（10）的外壁一侧通过高温管（30）与进气泵（6）相连接。

4.根据权利要求2所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述蒸汽引出机构包括排气泵（11），所述排气泵（11）安装在碾茶炉（1）的外壁一侧，所述排气泵（11）的输入端与设在碾茶炉（1）内顶壁的网型管（12）相连通，所述排气泵（11）的输出端连通有排气管（13）的一端，所述排气管（13）的另一端伸入高频震动组件底部。

5.根据权利要求1所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述高频震动组件包括支撑柱（14），所述支撑柱（14）固定连接在密封道（4）的内部，所述支撑柱（14）的外壁转动连接有风板（15），所述风板（15）的顶部固定连接有凸轮（16），所述凸轮（16）的中心点位于支撑柱（14）轴心，所述密封道（4）的内壁安装有滑道（17），所述滑道（17）的内部滑动连接有滑块（18），所述滑块（18）的顶部固定连接有延长杆（19）的一端，所述延长杆（19）的另一端与梗叶分离板（5）固定连接，一侧所述滑块（18）侧壁通过弹簧（20）与滑道（17）的内壁相连接。

6.根据权利要求4所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述蒸汽引出机构还包括冷凝管（21），所述冷凝管（21）设在排气管（13）的中部，所述冷凝管（21）的外壁固定连接有水泵（22），所述水泵（22）的输入端与冷凝管（21）相连通，所述水泵（22）的输出端连通外界。

7.根据权利要求1所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述低氧气源为氮气或氩气中的一种，所述梗叶分离板（5）的表面开设有条型槽。

8.根据权利要求1所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述梗叶分离板（5）的顶部两侧还开设有高压孔（8），所述高压孔（8）通过软管（23）与高压泵（9）的输出端相连通，所述高压泵（9）的输入端连通排气管（13）的尾部。

9.根据权利要求6所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，所述碾茶炉（1）的内部设有氧气浓度传感器（26）和温度传感器（27），所述氧气浓度传感器（26）与进气泵（6）、排气泵（11）电性连接，所述温度传感器（27）与加热丝（3）、水泵（22）电性连接。

10.一种低氧高温耦合的碾茶干燥方法，应用于权利要求1-9所述的一种低氧高温耦合的碾茶干燥装置，其特征在于，包括以下步骤：