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茶葉色選機的技術特性與應用
茶葉加工中揀梗去雜是費工費時且又非常關鍵的工序, 揀剔作業(yè)已是茶葉精制中質(zhì)量與成本控制的瓶頸環(huán)節(jié)。由于機械性能等原因, 階梯式揀梗機、靜電揀梗機等常規(guī)設備, 揀剔效果不理想。如工夫紅茶通過多次機揀、靜揀, 仍需手揀予以輔助, 手工揀茶費用占紅茶精制成本的10%~15%。近年來, 茶鮮葉的人工采摘質(zhì)量下降及機械采茶增多, 茶葉加工中揀梗量隨之增加, 業(yè)內(nèi)一直期待著茶葉揀剔設備的技術突破。色選技術是指利用特殊識別鏡頭捕捉物料表面像元素信號、采集物料透光率信號及其它成分的信息, 并利用PLC控制及CPU處理, 實現(xiàn)光電信號互換, 并與標準信號對比分析出物料的品質(zhì)優(yōu)劣, 再利用壓縮空氣將該劣質(zhì)物料剔除的集光、電、氣、機于一體高科技綜合技術, 色選設備現(xiàn)已廣泛應用于農(nóng)業(yè), 食品業(yè)、工礦業(yè)等領域。近年來, 安徽等省一些企業(yè)在茶葉加工中已成功利用色選機揀剔茶梗等夾雜物, 揀剔質(zhì)量高、工效高, 制茶成本降低, 制提率顯著提高, 能夠廣泛應用于綠茶、紅茶、烏龍茶精制中的揀剔作業(yè)及名優(yōu)茶去片去梗的精選處理等。
茶葉色選機利用光電技術專門剔除異色物料, 通過光電系統(tǒng)分析茶物料表面的外觀色澤, 以區(qū)分茶、梗及非茶類夾雜物, 能解決常規(guī)使用篩分、風選及揀剔設備所無法達到的茶梗分離效果。色選機選別室內(nèi)有若干狹長的通道, 通道出口處裝有高穩(wěn)定光源, 當茶物料經(jīng)由振動喂料系統(tǒng)均勻地通過斜槽通道進入選別區(qū)域時, 物料通過檢測區(qū)域之前, 靠重力和落下的速度使每個茶葉以直線狀排列, 依次落入光電檢測室。每個料槽有2個高分辨率的相機, 加上數(shù)據(jù)處理硬件, 在物料通過時從兩側(cè)對其檢查, 確定異色品, 光電傳感器測得反射光和投射的光量, 并與基準色板反射光量比較, 將其差值信號放大處理, 當信號大于預定值時, 驅(qū)動噴射系統(tǒng) (料槽末端的噴嘴) 用壓縮空氣吹出異色物料。茶葉色選機采用新一代數(shù)字信號處理器 (DSP) 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工控機, 并采用模糊邏輯算法與支持向量機 (SVM) 算法, 對背景板角度及喂料速度進行自動調(diào)節(jié), 真正實現(xiàn)了色選機的全自動控制, 同時使機器的性能在工作時自動達到*狀態(tài)。
茶葉色選機主要部件有:進料斗、振動喂料器、溜槽、光源、背景板、光電檢測器、數(shù)碼相機、副品槽、正品槽、噴氣閥、空氣壓縮機、空氣凈化器和過濾器、信號調(diào)理部件、時序部件及微機控制系統(tǒng)等。
供料系統(tǒng):由進料斗、振動喂料器和溜槽等組成。待分揀茶物料由進料斗進入振動喂料器, 通過振動和導向機構(gòu)使物料自動排列成一行行連續(xù)的線狀細束, 再通過料槽加速后以恒定速度拋飛進入光電系統(tǒng)的探測區(qū)內(nèi), 以確保茶物料精確地呈現(xiàn)在光學區(qū)和噴射區(qū)內(nèi)。
光電系統(tǒng):光電系統(tǒng)是色選機的核心部分, 主要由光源、背景板、數(shù)碼相機和有關輔助裝置組成。光源為被測物料和背景板提供穩(wěn)定的均勻照明。光電探測器將探測區(qū)內(nèi)被測物料的反射光轉(zhuǎn)化為電信號。背景板則為電控系統(tǒng)提供基準信號, 其反光特性與合格品的反光特性基本等效, 而與剔除物差異較大。
分選系統(tǒng):分選系統(tǒng)由副品槽、成品槽、噴氣閥、空氣壓縮機及過濾器等相關附件組成。氣動噴嘴標配有近200個噴嘴, 口徑僅2~3 mm, 分辨率高、壽命長、噴射準確。
電控系統(tǒng):電控系統(tǒng)由信號調(diào)理部件、時序部件和微機控制系統(tǒng)等組成。電控系統(tǒng)對來自光電系統(tǒng)的色差電壓進行放大, 并與設定色差閾值進行比較。核心技術是產(chǎn)品異色跟蹤模塊, 以控制色選機光學系統(tǒng)的背景燈亮度、灰塵清理和自動校正等, 以實現(xiàn)跟蹤、剔除異色物。
操作系統(tǒng):異色跟蹤軟件隨時跟蹤成品質(zhì)量, 保證色選機即使在長時間不間斷連續(xù)生產(chǎn)時, 也能保持性能的穩(wěn)定性。中文觸摸屏式操作界面可以保留20多個預置樣品模式和保存100個用戶確認的樣品模式, 樣品模式之間轉(zhuǎn)換瞬間即可完成。
