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, 揀剔作業已是茶葉精制中質量與成本控制的瓶頸環節。由于機械性能等原因, 階梯式揀梗機、靜電揀梗機等常規設備, 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量下降及機械采茶增多, 茶葉加工中揀梗量隨之增加, 業內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, 實現光電信號互換, 并與標準信號對比分析出物料的品質優劣, 再利用壓縮空氣將該劣質物料剔除的集光、電、氣、機于一體高科技綜合技術, 色選設備現已廣泛應用于農業, 食品業、工礦業等領域。近年來, 安徽等省一些企業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及名優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, 通過光電系統分析茶物料表面的外觀色澤, 以區分茶、梗及非茶類夾雜物, 能解決常規使用篩分、風選及揀剔設備所無法達到的茶梗分離效果。色選機選別室內有若干狹長的通道, 通道出口處裝有高穩定光源, 當茶物料經由振動喂料系統均勻地通過斜槽通道進入選別區域時, 物料通過檢測區域之前, 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, 加上數據處理硬件, 在物料通過時從兩側對其檢查, 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, 驅動噴射系統 (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字信號處理器 (DSP) 代替傳統的工控機, 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節, 真正實現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。
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、信號調理部件、時序部件及微機控制系統等。
供料系統: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使物料自動排列成一行行連續的線狀細束, 再通過料槽加速后以恒定速度拋飛進入光電系統的探測區內, 以確保茶物料精確地呈現在光學區和噴射區內。
光電系統:光電系統是色選機的核心部分, 主要由光源、背景板、數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定的均勻照明。光電探測器將探測區內被測物料的反射光轉化為電信號。背景板則為電控系統提供基準信號, 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:分選系統由副品槽、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:電控系統由信號調理部件、時序部件和微機控制系統等組成。電控系統對來自光電系統的色差電壓進行放大, 并與設定色差閾值進行比較。核心技術是產品異色跟蹤模塊, 以控制色選機光學系統的背景燈亮度、灰塵清理和自動校正等, 以實現跟蹤、剔除異色物。
操作系統:異色跟蹤軟件隨時跟蹤成品質量, 保證色選機即使在長時間不間斷連續生產時, 也能保持性能的穩定性。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, 樣品模式之間轉換瞬間即可完成。
