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专利号: 2021116778431
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种连续式变温变湿红茶发酵机的调控方法,用于一种连续式变温变湿红茶发酵机,所述连续式变温变湿红茶发酵机包括箱体(1)、聚酯网传送带、加湿管(6)、翅片加热管(7)、分层隔板、循环风扇(8)、挂壁式换气扇(17)和机顶排气扇(22),所述箱体(1)上方开设有用于投入待发酵茶叶的进茶口(2),所述分层隔板设置有平行设置的一对,分层隔板从上至下依次为上层分层隔板(20)和下层分层隔板(18),两块分层隔板设置在箱体(1)内且将箱体(1)分隔成三个相对封闭的发酵室,三个发酵室从上至下依次为上层发酵室、中层发酵室和下层发酵室;每个发酵室内均设置有一条聚酯网传送带,茶叶依次通过传送带经过三个发酵室;每个发酵室内设置有一对加湿管(6)、一个翅片加热管(7);发酵室内的阵列分布的温度传感器组(23)包括分布在每个发酵室顶部、中部和底部的三组温度传感器,每组温度传感器沿阵列方向布置有等间距的三个且处于同一水平面上;发酵室顶部的两个相对的顶角和顶部中心处下方一定距离各设置有一个温度传感器,发酵室空间位置正中和进口、出口位置各设置一个温度传感器,发酵室底部的两个相对的顶角和底部中心处上方一定距离各设置有一个温度传感器,且顶部的一组温度传感器和底部的一组温度传感器不在同一个对角位置,根据温度传感器的设置位置以同样的方式在每个发酵室内设置湿度传感器;

发酵室被分层隔板分成了三个相对封闭的发酵室,每个发酵室可以单独调整其供温供湿量,从而实现上中下层具有不同的温湿度发酵环境,以契合变温变湿的发酵工艺;

其特征在于:具体包括如下步骤:

步骤一:计算连续式变温变湿红茶发酵机的上层聚酯网传送带(3)、中层聚酯网传送带(4)和下层聚酯网传送带(5)的理论带速;红茶的分阶段发酵分为三个阶段,从前至后依次为需要经过t1时间的高温高湿、t2时间的低温高湿和t3时间的低温低湿,t1、t2和t3的单位为h,上层聚酯网传送带(3)的有效运输长度为L1,中层聚酯网传送带(4)的有效运输长度为L2,下层聚酯网传送带(5)的有效运输长度为L3,L1、L2和L3的单位为m,计算出上层聚酯网传送带(3)的理论带速V1、中层聚酯网传送带(4)的理论带速V2和下层聚酯网传送带(5)的理论带速V3分别为:步骤二:计算出上层聚酯网传送带(3)、中层聚酯网传送带(4)和下层聚酯网传送带(5)的理论带速后,通过调节链传动的传动比来使上层聚酯网传送带(3)、中层聚酯网传送带(4)和下层聚酯网传送带(5)达到理论带速,使待发酵茶叶在上层聚酯网传送带(3)上时处于高温高湿环境中,待发酵茶叶在中层聚酯网传送带(4)上时处于低温高湿环境中,待发酵茶叶在下层聚酯网传送带(5)上时处于低温低湿环境中,从而进行三阶段发酵;

步骤三:在发酵室各处设置温度湿度传感器获取发酵室内各处的温度湿度;温度传感器以每层发酵室上中下各布置三个且错位布置,令测点i名称为Pi,Pi处检测到的温度为Ti,温度权值为TWi,湿度为Hi,湿度权值为HWi;令设定温度为T0,设定湿度为H0,则可计算出温湿度环境的加权平均温度Tm和加权平均湿度Hm:取发酵室内靠近该发酵室中心且距离待发酵茶叶距离最近的测点作为基准点,各个测点Pi与基准点的距离为PLi,权值的取值范围为Wmin到Wmax,其中0

步骤四:由于温湿度存在耦合性,温度上升湿度会下降,湿度上升温度会下降,采用对角矩阵法对温度和湿度进行解耦,将对角矩阵解耦结构后置到发酵机的模糊PID控制系统中得到温湿度模糊解耦控制系统,将设定温度T0和设定湿度H0作为温湿度模糊解耦控制系统的输入,发酵室实际温湿度作为输出,将测得的发酵室实际温度Tm作为负反馈量作用到控制系统的温度输入节点上,将测得的发酵室实际湿度Hm作为负反馈量作用到控制系统的湿度输入节点上。

2.根据权利要求1所述的连续式变温变湿红茶发酵机的调控方法,其特征在于:所述聚酯网传送带包括设置在上层发酵室内的上层聚酯网传送带(3)、设置在中层发酵室内的中层聚酯网传送带(4)、设置在下层发酵室内的下层聚酯网传送带(5),所述上层聚酯网传送带(3)的入口端设置在进茶口(2)的正下方,上层聚酯网传送带(3)的出口端正下方的上层分层隔板(20)上开设有与上层聚酯网传送带(3)的出口端位置相对应的茶叶下落口,所述中层聚酯网传送带(4)的入口端设置在上层分层隔板(20)的茶叶下落口的正下方,所述中层聚酯网传送带(4)的出口端正下方的下层分层隔板(18)上开设有与中层聚酯网传送带(4)的出口端位置相对应的茶叶下落口,所述下层聚酯网传送带(5)的入口端设置在下层分层隔板(18)的茶叶下落口的正下方,下层聚酯网传送带(5)的出口端伸出箱体(1)侧壁开设的出料口伸出到箱体(1)外;外部电机通过链传动带动动力齿轮(9)转动进而为聚酯网传送带提供动力。

3.根据权利要求1所述的连续式变温变湿红茶发酵机的调控方法,其特征在于:所述加湿管(6)与聚酯网传送带配套设置且加湿管(6)设置在相应发酵室的聚酯网传送带的上方两侧,加湿管(6)通过管道连接设置在箱体(1)外部的雾化系统,雾化系统产生的雾气通过管道通入加湿管(6)内,所述加湿管(6)上开设有细密的小孔,雾气从小孔中喷出对发酵室内聚酯网传送带上的待发酵茶叶进行加湿;

下层发酵室的侧壁上装有四个挂壁式换气扇,上层发酵室上端的箱体(1)的顶板上装有四个机顶排气扇(22),每个所述分层隔板上均嵌入了可开闭的百叶窗,所述上层分层隔板(20)上设置的百叶窗为第一百叶窗(21),所述下层分层隔板(18)上设置的百叶窗为第二百叶窗(19);

所述翅片加热管(7)设置在发酵室内聚酯网传送带的下方,翅片加热管(7)通过管道连接设置在箱体(1)外部的外部水箱,外部水箱加热过的水通过回水循环泵泵入翅片加热管(7),通过翅片加热管(7)为发酵室内的待发酵茶叶供热;

每个发酵室内设置有两个循环风扇(8),两个循环风扇(8)对角设置在发酵室内。

4.根据权利要求1所述的一种连续式变温变湿红茶发酵机的调控方法,其特征在于:所述翅片加热管(7)呈回环形,翅片加热管(7)上布有细密的散热小翅片。