基于EDEM的机采茶鲜叶振动式分级机分级参数优化

针对目前机采茶鲜叶分级设备存在的分级效率低、对鲜叶损伤大等问题.以振动式机采茶鲜叶分级机为试验对象,提出了一种茶鲜叶粘弹性物料建模方法,并以振动频率、振动方向角、振幅为自变量,以筛分率、优质茶筛分率为目标优化值,基于EDEM软件对其进行仿真试验,运用响应面优化法得到优化参数为振动频率29.0 Hz、振幅9.0 mm、振...     

新型鲜叶滚筒分级机的研制与参数优化

采用新研制的滚筒分级机,以一芽一叶至一芽四叶的混合鲜叶为原料,先后优化了滚筒分级机的集叶区域,同时比较了不同形状(正方形、椭圆形和六边形)和不同面积(3.5～8.0 cm~2、4.5～10.0 cm~2和5.5～12.0 cm~2)的筛孔、不同倾角(4.5°、5.5°、6.5°、7.5°和8.5°)和不同转速(12 r/min、14 r/min、16 r/min、18 r/min和20 r/min)对鲜叶分级效果的影响,最后比较了不同鲜叶分级机的设备特性和分级效果。结果发现:新研制的滚筒分级机配备六边形筛孔,筛孔面积4.5～10.0 cm~2,倾角5.5°,转速16 r/min,目标芽叶分级率超过85%,该分级机操作简单,噪音小,分级率较高,为鲜叶品质提升与茶叶加工提供了新手段和新技术。     

两自由度往复式滚筒筛茶叶筛分模拟研究

为研究两自由度往复式滚筒筛的运动和结构参数对茶叶筛分效率的影响规律,以涌溪火青茶为对象,基于离散元法运用EDEM软件在两自由度往复式滚筒筛中进行茶叶颗粒筛分模拟。研究了滚筒在往复式回转运动时滚筒倾角、往复角和往复频率对筛分过程的影响规律,得出滚筒筛的理想参数取值范围为:倾角为4~8°,往复频率为2~2.5 Hz,往复角为60~75°。进一步对滚筒施加X向振动激励,采用正交试验的方法研究激振频率、振幅、往复角、对筛分过程的影响。仿真结果表明,激振频率和往复角对筛分效率影响显著;两自由度筛分模式下,滚筒筛的理想参数为:激振频率为8 Hz,振幅为8 mm,往复角为70°。     

辊式尼龙刷马铃薯清选分级机的设计及响应面分析与优化

马铃薯是世界上最大的非谷类食物,营养物质丰富,应用广泛,深加工后更具增值潜力。马铃薯清选分级是马铃薯深加工的必要步骤,也对马铃薯后续深加工经济性有重要影响。针对马铃薯在辊式清选分级过程中容易产生马铃薯表皮机械损伤的问题,改进辊子材料与形状,设计了一种清选分级一体的辊式尼龙刷马铃薯清选分级机。采用0.3 mm的尼龙丝植入橡胶辊,制成尼龙刷辊子,能够有效减少作业过程中马铃薯的损伤,可将马铃薯分为3级,能够为马铃薯后续加工提供有效支持。基于响应面分析法,采用均匀设计试验法设计试验,利用偏最小二乘回归法处理数据,得到二次多项式回归模型,分析影响分级准确率的工作效率的因素及相互耦合关系。并最终确认该设备最佳的工作参数为:上料电机转速为56 r/min,辊组转速为80 r/min,辊组倾角为1°,分级准确率最高,可达82.02%,分级效率最高,为8.38 t/h,该机适于中小型农户使用。     

打板式小区育种花生脱壳机设计与试验

针对小区育种花生量小、品种多、荚果大小不一,脱壳效率低、损伤率高、脱净率低等问题,研制了一款打板式小区育种花生脱壳机。整机主要由脱壳、清选、提升等装置组成。对关键部件参数设计进行了优化,结合打板与花生荚果的碰撞模型,通过Hertz理论分析花生荚果受到的碰撞力学特性,并结合仿真试验优化打板棱角半径为3 mm的圆角。以育种花生中的大、中、小尺寸品种花生青花Y14、花育22和白沙为试验材料,对喂入量、滚筒转速、最小脱壳间隙进行单因素试验。以脱净率和损伤率为试验指标进行回归正交组合试验,优化得到最优参数组合。试验结果表明：大、中、小尺寸花生荚果的喂入量分别为178、173、169 g/s,脱壳滚筒转速分别为356、347、375 r/min,最小脱壳间隙分别为23、22、22 mm,得到最大脱净率分别为95.43%、93.36%和94.07%,种仁损伤率分别为5.48%、5.79%和5.35%。根据得到的最优参数调整喂入量、更换凹板筛、改变脱壳间隙等步骤满足多品种种用花生的脱壳适应性。     

基于EDEM的茶叶揉捻机参数优化及试验研究

为解决目前茶叶在揉捻过程中揉捻质量不稳定的问题,以6CR-40型茶叶揉捻机为研究对象,基于Solidworks对茶叶揉捻机进行三维建模,运用离散元仿真软件EDEM对茶叶揉捻机的揉捻过程进行数值模拟,探求各试验因素对茶叶揉捻机性能指标的影响规律。运用二次正交旋转试验,通过Design-Expert软件进行优化求解,获得揉捻质量最佳的结构参数组合。结果表明,当揉桶转速为42 r·min^-1、棱骨高度为10 mm、揉盘倾角为3.8°时,茶叶的成条率为88.55%、碎茶率为1.83%。茶叶揉捻机具有较好的揉捻质量。验证试验结果与仿真优化结果基本一致。     

基于PFC3D的茶叶杀青过程数值模拟和设备参数分析

为提高茶叶杀青质量,以用于名茶加工的滚筒杀青机为例,基于离散元分析技术的PFC3D法。对杀青过程的各相关参数进行数值模拟,如滚筒转速、导叶板数量、布局、倾角及结构,滚筒倾角与壁温等对杀青效果的影响,并进行了优化设计和试验验证。结果表明：滚筒杀青时,存在最佳转速;滚筒前段布置较多的导叶板,有利于杀青叶温度的迅速提高;适当增加导叶板倾角和采用“L”型导叶板,将提高茶叶在筒壁上的散度,有利于杀青叶温度的均匀;在保证杀青质量前提下,滚筒平均壁温和倾角呈双指数函数关系;杀青效率和滚筒倾角呈二次函数关系。研究还表明,所采用的研究方法同样适用于滚筒式设备干燥颗粒状农产品的技术研究。     

名优茶鲜叶原料分级机研究

名优茶鲜叶原料分级机研究表明,采用本研究自制的名优茶鲜叶原料分级机,可对机采茶叶进行有效分级,经分级的原料,较好地实现了以芽叶大小分级归类,从中可获得较为整齐一致一芽二叶为主的名优茶生产原料。不同展叶状态的芽叶其个体大小差异大,以个体大小作为分级方式,所获的同一等级原料中会出现不同展叶状态的芽叶。     

基于响应面法的豆粕挤压系统参数优化

为了考察挤压膨化生产大豆组织蛋白过程中相关参数对系统参数的影响,以豆粕为原料,利用响应面模型,以豆粕含水率、膨化机螺杆转速和机筒温度为输入变量,以扭矩为响应变量,探索豆粕挤压膨化系统的相关参数对扭矩影响规律和挤压膨化系统最佳参数。结果表明:豆粕含水率、膨化机螺杆转速和机筒温度对扭矩具有显著的影响;膨化机转速是影响扭矩的主要因素。采用优化方法对试验参数进行了优化计算,当豆粕含水率为17.2%、膨化机转速为202.5 r.min-1、机筒温度为110℃时,膨化机工作性能指标达到最优。     

基于EDEM的大豆窝眼轮式排种盘型孔参数优化与验证

对品种的适应性是大豆育种专用排种器技术研究的关键,主要取决于大豆种子与排种盘型孔间的关系,因此,如何精准构建排种盘型孔参数关于大豆种子物理参数的数学模型具有非常重要的意义。本研究基于东农52大豆种子的物理参数,理论分析并确定其各种型孔充填状态的型孔均径比范围(1.43~1.87)及对应状态概率。建立了大豆小区育种插装式排种器的EDEM仿真模型,并以型孔均径比及充种倒角为试验因素,漏播率及重播率为试验指标,进行了二因素五水平二次回归通用旋转组合设计试验,建立了试验指标的数学模型,以优化型孔的最佳结构参数。结果表明:对漏播率,型孔均径比极显著(P0.01),充种倒角显著(0.01P0.05);对重播率,型孔均径比极显著(P0.01),充种倒角有一定影响(0.05P0.1)。在试验范围内,随型孔均径比的增大,漏播率减小及重播率增大,随充种倒角的增大,漏播率先减小后增大,重播率无变化。型孔最佳参数为型孔均径比1.64,充种倒角1.54 mm,此时,漏播率4.95%,重播率6.49%。验证试验结果表明:优化型孔的排种盘具有相对最佳的作业性能。该研究为其它作物排种器型孔的设计研究提供了参考。     

基于多相流耦合过程数值模拟的茶鲜叶离心式连续脱水设备参数模拟与优化

为提高离心式水洗茶鲜叶脱水率并实现连续脱水,本研究基于离心式脱水原理,引入风道吹风提高茶鲜叶在脱水过程中的离散度,采用离散场—流场的多相流耦合技术,对茶鲜叶离心脱水过程进行数值仿真模拟,对影响茶鲜叶脱水效果的因素进行研究。研究表明,在确定送风方向的基础上,发现在由离心筒内向外送风的情况下,离心筒与螺旋推进器驱动轴的旋转速度差对脱水效果的影响最大,离心筒转速对脱水效果影响次之,风速对脱水效果影响相对较小。     

挤压膨化对绿茶茶渣中粗纤维影响

利用双螺杆挤压膨化机对绿茶茶渣进行挤压膨化加工,采用响应面设计方法建立物料含水量、喂料速度、螺杆转速以及套筒温度与绿茶茶渣中粗纤维含量之间的回归模型。结果表明,各参数对绿茶茶渣中粗纤维含量影响由大到小依次为：螺杆转速>套筒温度>喂料速度>物料含水量,获得低粗纤维含量的最佳挤压膨化参数为物料含水量70%,喂料速度90r/min,螺杆转速90r/min,套筒温度50℃。在此条件下,茶渣中粗纤维含量为15%,与膨化前原料相比,粗纤维含量下降了3%。     

杀青及干燥工艺对碾茶品质的影响

杀青和干燥是碾茶加工的两个关键工序,为提高碾茶(抹茶)品质,通过研究300K-SS型碾茶蒸机(杀青机)的转速、蒸汽流量和AYHF-450K型碾茶烘房(干燥机)燃烧温度等关键工艺参数,分别探讨对碾茶感官品质、理化成分等的影响;并运用偏最小二乘判别分析(Partial Least Squares Discriminant Analysis,PLS-DA)研究杀青和干燥工艺参数的关键差异性成分。结果表明:当杀青机转速为400 rpm/40 rpm时加工的碾茶外形色泽绿,茶汤嫩绿明亮,咖啡碱和酯型儿茶素的含量低,滋味鲜醇,综合品质较优;蒸汽流量为110 k/h加工的碾茶氨基酸含量(4.75%)显著高于其他流量,酚氨比最小,茶汤滋味鲜爽、苦涩味平衡较好,茶叶的色相(b*/a*)绝对值最小,表明其颜色绿度高;采用250℃燃烧机温度干燥的碾茶感官评价得分最高,酚氨比和酯型/非酯型儿茶素的值最小,茶汤滋味相对协调纯正,且较好保留了鲜叶中的叶绿素,使茶叶及茶汤呈现较绿色泽。PLS-DA将3种工艺条件改变所加工的碾茶明显区分,酚氨比、酯型/非酯型儿茶素和游离氨基酸含量等品质指标在不同工艺条件加工的碾茶中差异较大;此外,由载荷图分析得出干燥温度可能是碾茶加工过程中最为关键的工艺。     

电脑控制型龙井茶炒制机的研究

电脑控制型龙井茶炒制机由电脑控制器、多功能机和执行机构组成。将优化的龙井茶加工工艺参数贮存在控制器的芯片中,计算机对龙井茶加工过程的温度、时间、转速以及加压、停机等动作进行自动控制,实现了龙井茶青锅和辉锅的自动化加工。控制器贮存有12条龙井茶加工程序,供不同环境、不同鲜叶原料条件下选用。用电脑控制型龙井茶炒制机加工的龙井茶品质超过或接近手工炒制的茶样。从而解决了龙井茶生产依赖炒制工人的技术这一问题,同时提高了名优茶加工的自动化水平。     

茶叶揉捻机研究进展与发展趋势

揉捻是茶叶加工的一个重要工序,对形成茶叶的优良品质具有重要作用。文章分析了国内外茶叶揉捻机的现状,对目前揉捻机的揉盘凹倾角、揉桶转速、棱骨数量等关键结构参数的优化研究进行了论述,分析了连续化揉捻、自动加压、自动进(出)料等结构创新及自动控制方面的研究进展,论述了当前茶叶揉捻机研究存在的问题及发展趋势。     

不同光质摊青对夏秋茶树鲜叶挥发性物质及其绿茶品质影响研究

香气粗老是影响夏秋绿茶品质的重要因素。为提高夏秋绿茶品质,以福鼎大白茶为研究对象,以自然摊青为对照,采用红光、黄光、蓝光和紫光对离体鲜叶进行辐照,通过顶空固相微萃取-气质联用技术（HS-SPME-GC-MS）检测摊青叶挥发性成分,使用层次聚类（HCA）、主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）等分析方法,探究促进茶叶花果香形成的最适光质及关键物质。结果显示,不同光质对挥发性物质种类、含量具有显著影响;从5个样品中共鉴定出36种挥发性物质,其中醇类与萜烯类物质种类最多,酯类和醇类化合物平均含量较高;红光是促进茶叶花香物质形成的最佳光质,3-蒈烯、β-月桂烯、苯乙醇等物质是茶叶花香形成的关键物质;4种光质均能显著降低茶多酚含量,显著增加游离氨基酸和咖啡碱含量,降低酚氨比。感官审评结果显示,与对照组相比,4种光质辐照后的茶叶香气清爽、滋味鲜爽,其中红光辐照的茶叶感官评分最高。研究表明,红光辐照夏秋茶离体鲜叶能够增加茶叶香气物质的种类和含量,显著提高花果香形成的关键物质,增加茶汤鲜爽味。